Zur Beschleunigung von Entwicklungsprozessen bei gleichzeitig hoher Flexibilität spielen SoC‘s (System on Chip) eine immer wichtigere Rolle. Für extrem preissensitive Anwendungen werden auch im industriellen Umfeld dann häufig hochintergierte Prozessorlösungen aus der Unterhaltungselektronik adaptiert.
Für das Realisieren der Schnittstellenanpassung an die Sensorik (ADC-Modul, Sensor-Modul) wird eine programmierbare Logik eingesetzt. Der FPGA wird zwischen CPU und Sensor geschaltet. Damit wird der Prozessor von den zeitkritischen, meist streng synchronen Abläufen der Sensoransteuerung entlastet. Gleichzeitig besitzt der FPGA ein Prozessorinterface. Über dieses Interface sind Steuerregister und ein DP- RAM ansprechbar.
Hauptfunktionen des FPGA sind:
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die Steuerung des Analog- Digital- Umsetzungsprozesses entsprechend den Vorgaben der ADC- Elektronik und der verschiedenen Betriebsmodi und
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die Zwischenspeicherung der Messwerte (hier z.B. die einer CCD- Zeile oder eines CMOS Sensors) in einem DP- RAM.
Über den FPGA lassen sich verschiedene Messmodi einschließlich bestimmter Vorverarbeitungsalgorithmen (Mittelwert) einstellen. Auch die quasi verzögerungsfreie Triggerung der Messung durch externe Systeme kann so leicht realisiert werden.
In Erweiterung dieses Konzeptes kann die CPU und der FPGA zusammengelegt werden, z.B. durch Nutzung des Xilinx Virtex-4 mit integriertem PowerPC. Die Anbindung der Sensorik erfolgt weiter über selbst entwickelte IP-Cores, die in das Gesamtdesign eingebunden wurden. Die obige Abbildung zeigt ein Strukturdiagramm des Messsystems. Die Adapterkarte ist mit dem FPGA versehen. Neben dem PowerPC wurde zusätzlich ein Microblaze- Softcore integriert, um eine I²C Schnittstelle in Software und ohne Belastung des Hauptprozessors zu realisieren.
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