Automatyczna implementacja programowo-sprzętowa algorytmów sterowania w układach FPGA

• Autorzy: Petko M. , Lubieniecki M. , Staworko M.

Warianty tytułu

EN

Automatic software-hardware implementation of control algorithms in FPGA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono procedurę sprzętowo-programowej implementacji algorytmów sterowania w systemie w układach programowalnych opartej na automatycznej generacji kodu części sprzętowej i programowej ze schematu Simulinka. Opracowany generator kodu umożliwia syntezę komponentów sprzętowych, kompilację programu z interfejsami części sprzętowej dla mikroprocesora typu soft-core oraz dokładną symulację zaimplementowanego algorytmu w Simulinku. Metodologia i narzędzie zostały zweryfikowane na przykładzie sterownika robota równoległego.

EN

The paper presents a procedure of control algorithms hardware-software implementation in a System-on-a-Programmable-Chip based on automatic generation of a code for hardware and software parts and their interfaces from a Simulink model. The developed code generator allows for synthesis of hardware components, compilation of a program with hardware interfaces for the soft-processor and accurate simulation of the implemented algorithm in Simulink. The methodology and tools were verified in a case study of a parallel robot control algorithm. Section 2 contains assumptions for the procedure, Section 3 - its description. Section 4 covers the automation method and describes functions of the code generator software. The automated design flow that includes the code generator is shown in Fig. 2. The code generator products and their use are presented in Fig. 3. The example of the parallel robot controller implementation is given in Section 5. The robot control algorithm scheme in Simulink is presented in Fig. 4. The obtained results show that the differences between the values of the control signal produced in FPGA and those in Simulink (Fig. 5) are smaller than the resolution of the output digital-to-analog converter. It proves that the considered procedure and code generator software correctly transformed the control system from the Simulink scheme. The presented tool enables fast, error free FPGA implementation of control algorithms specified on a high level of abstraction.

Słowa kluczowe

PL

implementacja sterowania; architektury sterowników; układy programowalne; FPGA

EN

controller implementation; controller architectures; programmable devices; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 5
• Strony: 297--300
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., schem.

Twórcy

autor

Petko M.

autor

Lubieniecki M.

autor

Staworko M.

• Katedra Robotyki i Mechatroniki, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie,

Bibliografia

• [1] Edwards M.D., Forrest J., Whelan A.E.: Acceleration of software algorithms using hard-ware/software co-design techniques. J. of Systems and Architecture, vol. 42, 1996/97, pp. 697-707.
• [2] Amerongen van J.: Mechatrionic design. Mechatronics vol. 13, pp. 1045-1066.
• [3] T. Kambe, A.Yamada and M. Yamaguchi, Trend of system level design and approach to C-based design, Microelectronics Journal, Vol. 33, 2002 pp. 875-880.
• [4] Petko M., Karpiel G., Uhl T.: Implementacja algorytmów sterowania w układach FPGA na przykładzie robota równoległego. PAK nr 5/2006, s. 27-30.
• [5] Petko M., Karpiel G.: Hardware/Software Co-design of Control Algorithms. Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, 2006, pp. 2156-2161, ISBN: 1-4244-0466-5.
• [6] Lubieniecki M., Staworko M.: Automatyczna implementacja programowo-sprzętowa algorytmów sterowania w układach FPGA. Praca dyplomowa magisterska wykonana pod opieką dr inż. M. Petko. AGH, 2007.
• [7] Petko M.: Sterowanie neuronowe robotem równoległym – projekt i implementacja PAK, nr 5/2006, 2006 s. 31-34.