Candidato Duccio Picinotti UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENA FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea...
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CandidatoCandidatoDuccio PicinottiDuccio Picinotti
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENAUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENAFACOLTÀ DI INGEGNERIAFACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea di 1° livello in Ingegneria dell’AutomazioneCorso di Laurea di 1° livello in Ingegneria dell’Automazione
Tesi di LaureaTesi di Laurea
RelatoreRelatoreProf. Ing. Massimo AliotoProf. Ing. Massimo Alioto
A.A. 2005/2006A.A. 2005/2006
IntroduzioneIntroduzione
Aspetti softwareAspetti software Scrittura codice VHDL per descrizione hardware Scrittura codice VHDL per descrizione hardware
logica digitale: logica digitale: 1.1. acquisizione segnali dai sensoriacquisizione segnali dai sensori
2.2. elaborazione statistica datielaborazione statistica dati
3.3. generazione codici controllo correttezzagenerazione codici controllo correttezza
4.4. generazione toni trasmissionegenerazione toni trasmissione
Scrittura codice Visual Basic per ricezione:Scrittura codice Visual Basic per ricezione:1.1. decodifica toni audio in ricezionedecodifica toni audio in ricezione
2.2. controllo, memorizzazione e visualizzazione daticontrollo, memorizzazione e visualizzazione dati
Scrittura codice ASP per pubblicazione dati su Scrittura codice ASP per pubblicazione dati su InternetInternet
FPGAFPGA1.1. numero macrocelle altonumero macrocelle alto
2.2. velociveloci
3.3. consumi elevaticonsumi elevati
4.4. memoria volatilememoria volatile
CPLDCPLD1.1. numero macrocelle bassonumero macrocelle basso
2.2. meno velocimeno veloci
3.3. bassi consumibassi consumi
4.4. memoria non-volatilememoria non-volatile
Logiche digitali programmabiliLogiche digitali programmabili
CPLDCPLD
8 led8 led
8 switch8 switch
4 pulsanti4 pulsanti
displaydisplayAltera Max II EPM1270T144C5Altera Max II EPM1270T144C5
JTAGJTAG
RS 232RS 232
pinspins
Scheda CPLD: GFEC Max II Starter KitScheda CPLD: GFEC Max II Starter Kit
AlimentazioneAlimentazione5V5V
16 MHz16 MHzclockclock
Linguaggio VHDLLinguaggio VHDL
Linguaggio di descrizione HW per logiche digitaliLinguaggio di descrizione HW per logiche digitali Vantaggi programmazione VHDLVantaggi programmazione VHDL
1.1. indipendenza dalla tecnologiaindipendenza dalla tecnologia
2.2. caratteristiche di alto livellocaratteristiche di alto livello
3.3. progettazione gerarchicaprogettazione gerarchica
4.4. modularitàmodularità
Approccio sincrono: segnali I/O sincronizzati con il Approccio sincrono: segnali I/O sincronizzati con il clock di riferimentoclock di riferimento
Programma usato: Quartus II 6.0 SP1Programma usato: Quartus II 6.0 SP1
Programma VHDL in trasmissioneProgramma VHDL in trasmissione
DE
BO
UN
CE
DE
BO
UN
CE
temptemp
dirdir
velvel
WINDWIND
DIRDIR
FREQFREQ
TEMPTEMP
FREQFREQ
VELVEL
WINDWIND
ENABLEENABLE
WINDWIND
TXTX
portanteportante
radio_txradio_tx
portante_Vportante_V
WINDWIND
BIT_PBIT_P
WINDWIND
CHOOSECHOOSE
WINDWIND
CALCCALC
CLOCKCLOCK
DIV 1DIV 1
CLOCKCLOCK
DIV 16DIV 16
WINDWIND
CONSTCONST
WINDWIND
CLOCKCLOCK
Esempio di codice VHDL: wind_enableEsempio di codice VHDL: wind_enable
Statistiche utilizzo CPLDStatistiche utilizzo CPLD
RisorsaRisorsa UtilizzoUtilizzo
Total logic elementsTotal logic elements Combinational with no registerCombinational with no register Register onlyRegister only Combinational with a registerCombinational with a register
1.122 / 1.270 (88%)1.122 / 1.270 (88%)592592
3232498498
Logic elements by modeLogic elements by mode normal modenormal mode synchronous clear/load modesynchronous clear/load mode asynchronous clear/load modeasynchronous clear/load mode
547547157157245245
Total LABs (Logic Array Blocks)Total LABs (Logic Array Blocks) 118 / 127 (93%)118 / 127 (93%)
I/O pinsI/O pins Clock pinsClock pins
18 / 116 (16%)18 / 116 (16%)11
Maximum fan-outMaximum fan-out 384384
Average fan-outAverage fan-out 3,883,88
Programma “Anemometro 1.0” in ricezioneProgramma “Anemometro 1.0” in ricezione Uso di Visual Basic 6.0 SP6 Uso di Visual Basic 6.0 SP6 File di inizializzazioneFile di inizializzazione
sensibilità decodificasensibilità decodifica protocollo di trasmissioneprotocollo di trasmissione
Analisi codice Visual Basic:Analisi codice Visual Basic:1.1. acquisizione e campionatura segnale audioacquisizione e campionatura segnale audio
2.2. processamento real-time con 2 buffer acquisizioneprocessamento real-time con 2 buffer acquisizione
3.3. decodifica con FFT a spettro mobiledecodifica con FFT a spettro mobile
4.4. controllo correttezza messaggio con bit di parità di controllo correttezza messaggio con bit di parità di riga e colonna, “Codici di ridondanza di blocco”riga e colonna, “Codici di ridondanza di blocco”
5.5. immissione dati in un databaseimmissione dati in un database
6.6. visualizzazione storico nei graficivisualizzazione storico nei grafici
Applicativo in funzione nella dimostrazione praticaApplicativo in funzione nella dimostrazione pratica
Pubblicazione opzionale dati su InternetPubblicazione opzionale dati su Internet
Scopo: aumentare bacino d’utenza del servizioScopo: aumentare bacino d’utenza del servizio Uso del linguaggio di programmazione ASPUso del linguaggio di programmazione ASP
Webserver IISWebserver IIS ADSL flatADSL flat servizio di redirect (indirizzo web fisso con IP dinamico)servizio di redirect (indirizzo web fisso con IP dinamico)
Analisi codice ASP:Analisi codice ASP:1.1. ricerca dati mediante query SQL nel database ricerca dati mediante query SQL nel database
condiviso col programma Visual Basiccondiviso col programma Visual Basic2.2. visualizzazione dati giornalieri, ultimi 2 giorni, mensile, visualizzazione dati giornalieri, ultimi 2 giorni, mensile,
annuoannuo3.3. query SQL per test diagnosticiquery SQL per test diagnostici4.4. visualizzazione velocità giornaliera max visualizzazione velocità giornaliera max 5.5. visualizzazione tabella con i dativisualizzazione tabella con i dati6.6. visualizzazione grafici con gli storicivisualizzazione grafici con gli storici
Test e risultati ottenuti sul campoTest e risultati ottenuti sul campo
Test in laboratorio con scheda FLEX10KTest in laboratorio con scheda FLEX10K1.1. prove blocco per bloccoprove blocco per blocco
2.2. prove con generatori da bancoprove con generatori da banco
3.3. prove con simulatore simwind su porta parallelaprove con simulatore simwind su porta parallela
Test sul campo in loc. Gorello: errore di TX 0,1%Test sul campo in loc. Gorello: errore di TX 0,1%
Decollo Monte Lignano
Lat: N 43°24’17.6”
Long: E 11°52’58.2”
Alt: 838 m s. l. m.
Atterraggio Gorello
Lat: N 43°23’55.5”
Long: E 11°51’17.8”
Alt: 297 m s. l. m.
Caratteristiche e requisiti tecniciCaratteristiche e requisiti tecnici
Tempo fase acquisiz. datiTempo fase acquisiz. dati 60 s60 s
Tempo fase trasmissioneTempo fase trasmissione 3 s3 s
Numero max di invii per oraNumero max di invii per ora 57 invii / ora57 invii / ora
Velocità max del ventoVelocità max del vento 63,5 Km/h63,5 Km/h
Risoluzione velocità ventoRisoluzione velocità vento 0,5 Km/h0,5 Km/h
Risoluzione direzioneRisoluzione direzione ±45 °±45 °
Temperatura maxTemperatura max 55,5 °C55,5 °C
Temperatura minTemperatura min - 8 °C- 8 °C
Requisiti PCRequisiti PC Pentium III o superiorePentium III o superioreScheda audio (line-in o mic)Scheda audio (line-in o mic)
O.S. Windows 98 o superioreO.S. Windows 98 o superiore
Requisiti opzionaliRequisiti opzionali ADSL flatADSL flatServizio di redirect (no-ip)Servizio di redirect (no-ip)
ConclusioniConclusioni
Progetto hobbistico open-source non commercialeProgetto hobbistico open-source non commerciale Fasi del lavoro:Fasi del lavoro:
1.1. scrittura codice VHDL per la trasmissionescrittura codice VHDL per la trasmissione
2.2. scrittura codice VB per la ricezionescrittura codice VB per la ricezione
3.3. scrittura codice ASP per la pubblicazione su Internetscrittura codice ASP per la pubblicazione su Internet
Risultati sul campo soddisfano e superano le Risultati sul campo soddisfano e superano le specifiche inizialispecifiche iniziali
Ringraziamenti: Franco Languasco per programma Ringraziamenti: Franco Languasco per programma open-source open-source DecotoniDecotoni in Visual Basic in Visual Basic