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Zynq SoC를 이용한 초음파 신호처리 시스템 HW/SW co-design
임병규(Byung gyu Lim),강문호(Moon ho Kang) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.8
본 연구에서는 Xilinx의 Zynq SoC(system on chip)를 이용하여 초음파신호의 포락선을 검출하기 위한 신호처리 시스템을 설계하였다. 설계 툴로 Vivado IDE(integrated design environment)를 이용하여, 초음파 신호처리를 위한 전체 과정을 계층적 블록의 형태로 설계하였다. 제안된 시스템은 Zynq-7010의 내장 ADC, FIR(finite impulse response) 밴드패스 필터, 절대값 계산모듈, FIR 로우패스 필터 및 Kalman 필터 등으로 구성되며, 최종 단으로서 FIR 로우패스 필터를 사용하는 HW design 방식과 Kalman 필터를 사용하는 HW/SW co-design 방식에 대해 성능과 유효성을 비교하였다. 비교결과, 포락선 검출 성능에 있어서는 두 방식이 서로 유사한 특성을 갖지만, 시스템 개발에 소요되는 시간 측면에서는 HW/SW co-design 방식이 HW design 방식에 비해 훨씬 더 효율적임이 확인되었다. In this research a signal processing system is designed for detecting the ultrasonic signal envelope using Xilinx’s Zynq SoC(system on chip). As a design tool, Vivado IDE(integrated design environment) is used to hierarchically design the whole signal processing system. The proposed system consists of a Zynq-internal ADC, an FIR(finite impulse response) BPF(band pass filter), an absolute value calculator, an FIR LPF(lpw pass filter), and the Kalman filter. Under this configuration, two design schemes, HW design scheme with LPF as a final stage and HW/SW co-design scheme with a Kalman filter as a final stage, are compared in terms of the performance and efficiency. As a result, envelope detecting performances of the two schemes are proved to be almost same, but the HW/SW co-design is verified to be much more efficient than the HW design considering the much smaller time consumption during system design.
Full FPGA 기반 DC 모터 제어 및 모니터링 시스템 설계
임병규(Byung gyu Lim),강문호(Moon ho Kang) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.11
본 논문에서는 하나의 FPGA 내에 DC 모터 제어와 TFT LCD 인터페이스가 내장되어, 제어와 결과 데이터의 실시간 분석이 용이하고 컴팩트한 전(full)-FPGA 기반 모터 제어 시스템을 보인다. PID 속도 제어 모듈과 TFT LCD 상에 실험 결과를 실시간 보여주기 위한 모니터링 모듈을 하나의 FPGA내에 설계하고, 시뮬레이션과 실험을 통하여 유용성을 보인다. FPGA로는 xc3s400를 사용하였고, AD (Aaltium Designer)를 이용하여 전체 시스템을 설계하였다. DC 모터 4상한 운전을 위해 MOSFET를 이용한 PWM 모터 드라이버를 제작하였다. In this paper a full FPGA-based and compact motor-control system is shown that makes it easy to control the motor and analyze the result data in real time with embedding not only a DC motor controller but also a TFT LCD interface in a single FPGA. Both a PID speed control module for a DC motor and a monitoring module for plotting real time graphs on to a TFT LCD are designed in a single FPGA, and the system validity is shown through simulation and experimental results. The FPGA used is xc3s400 and the entire system is designed by using the AD (Altium Designer). A PWM motor drive system is constructed by using MOSFETs for a DC motor 4-quadrant operations.