Beágyazott mérési rendszerek tervezése és fejlesztése

Embedded measurement systems development and implementation

Abstract

This paper introduces a Field Programmable Gate Array-based (FPGA-based) embedded hardware topology, specially conceived for multifunctional and flexible measurement systems development and implementation. The physical core of this architecture is a ZyboZ7-10 powerful development board that embeds Vivado Design Suite technology-based software modules. The system enables the flexible and user-friendly interconnection to a large scale of various sensor types (such as temperature, humidity, pressure, ambient light, etc.) performing real-time measurements with high accuracy. Additionally, ensure fast prototyping and implementation by using the latest reconfigurable hardware technology combined with distributed computing of efficient real real-time code sources in C language. The paper discusses in details the specific design and development steps of this versatile and high performance embedded system. Finally, its full operation mode has been experimented on a laboratory prototype setup.

Kivonat

A dolgozat egy Field Programmable Gate Array-alapú (FPGA-alapú) beágyazott felépítésű hardware rendszert mutat be, kimondottan többfunkciós és rugalmas mérőrendszerek fejlesztésére és kivitelezésére. A fizikai magja ennek a felépítésnek egy ZyboZ7-10-típusú korszerű fejlesztőrendszer, amelybe Vivado Design Suite-alapú software technológia van telepítve. Ez a rendszer lehetővé teszi a rugalmas és fejlesztőbarát összekapcsolást igen széleskörű és sokféle szenzorral (úgy, mint, hőmérséklet-, nedvesség-, nyomás-, fényerősség szenzorok, stb.), és nagy pontosságú méréseket végez valós időben. Továbbá, biztosítja a különböző gyors fejlesztési prototípusok létrehozását és kivitelezését - felhasználva a legkorszerűbb rekonfigurálható hardware technológiát, kombinálva a megosztott feldolgozású és valós időben végrehajtott algoritmusokkal C forráskódban. A dolgozat bemutatja ennek a jellegzetes és nagy feldolgozási teljesítményű beágyazott rendszernek a részletes tervezési és kivitelezési lépéseit. A végén pedig a teljes rendszer működése van bemutatva egy kísérleti laboratóriumi prototípus segítségével.