Macii, Enrico Proceedings of the Conference on Design, Automation and Test in Europe San Jose, CA : EDA Consortium, 2013 (2013), Seite 1167-1172 Online-Ressource (1 online resource (1944 pages))
Beim modellbasierten Entwurf eines mechatronischen Systems wird der Ingenieur mit der Herausforderung konfrontiert, eine Vielfalt von unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien in einem Gesamtsystem abbilden zu können. Zum anderen muss er in der Lage sein, Mischszenarien von im Rechner modellierten und teilweise real existierenden Komponenten unter Echtzeitbedingungen nachzustellen. Basierend auf der verarbeitungsorientierten Modellrepräsentation wird eine offene Entwurfsumgebung vorgestellt, die es ermöglicht, ein Modell durchgängig in allen Entwicklungsschritten zu verwenden. Abbildbar sind modular-hierarchische, gemischt diskret-kontinuierlichen Modelle und dynamisch rekonfigurierbare Systemstrukturen bis hin zu komplexen, autonomen Systemstrukturen. Unterstützt wird eine homogene Modellintegration mit transparentem Modell-Debugging, interpretative Modellauswertung, Codegenerierung für Simulation unter Echtzeitbedingungen als auch der Einsatz linearer Verfahren. <dt.>
One challenge in the model-based design of mechatronic systems is to integrate a variety of different physical principles into one single, combined model of an entire system. In addition, for rapid control prototyping and hardware-in-the-loop scenarios, models need to be executed under real-time conditions, connected to real hardware. The open design environment presented here is based on processing-oriented model representation and supports the use of one model throughout all development stages. Processing-oriented model representation is able to describe modular, hierarchical models that can be continuous, discrete, or mixed, and dynamically reconfigurable system structures - even complex, autonomous systems. It supports homogenous model integration with transparent model debugging, interpretative model execution, code generation for real-time simulation, and linear control theory methods. <engl.>
In dieser Arbeit wird mit OSSS+R ein Ansatz zur Vereinfachung des Entwurfs dynamisch partiell rekonfigurierbarer Systeme mit FPGAs vorgesellt. Die Modellierung erfolgt objektorientiert und nutzt sowohl polymorphe Elemente als auch das Konzept virtueller Hardware. Hierbei liegt der Fokus auf einfacher Modellierung und Änderbarkeit als auf der Maximierung der Freiheitsgrade im Ausdruck. Die Modelle können mittels einer C/C++ Bibliothek und SystemC simuliert werden. Eine Synthese auf RTL-Ebene ist beschrieben und in Teilen durch Umsetzung in ein Werkzeug namens „Fossy“ demonstriert. Die erzeugten Modelle stimmen zyklengenau in ihrem Zeitverhalten mit der OSSS+R-Beschreibung überein. Zur Evaluation des Ansatzes wurde der vorgestellte Entwurfsfluß auf ein Modell in C/C++ angewandt bis zur Ausführung auf einer FPGA Prototyping-Plattform. <dt.>
This thesis presents an approach (called OSSS+R) that eases the design of dynamic partial reconfigurable systems based on off-the-shelf FPGAs. An object oriented system description library is extended to allow modeling of such adaptive systems. Reconfigurable hardware is described by means of polymorphism and the concept of virtual hardware. The focus is on quick modeling and flexibility rather than in maximizing the grades of freedom for the design. The models can be simulated to perform functional validation by using a simulation library that is based on SystemC and C/C++. OSSS+R can be automatically synthesized to a RTL model. For demonstration purposes, parts of the transformation are implemented in a tool called Fossy. The generated models are cycle accurate with the original OSSS+R model. The feasibility of the proposed approach was demonstrated by implementing a design as a C++ model and then performing all proposed steps. Finally, the model was implemented on a FPGA prototyping platform. <engl.>
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