Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Podpora efektivity návrhu, testování a verifikace systémů s FPGA

číslo 2/2006

Podpora efektivity návrhu, testování a verifikace systémů s FPGA

Společnost Selex Sensors and Airborne Systems (S&AS), významný evropský výrobce elektroniky pro obranný průmysl a letectví, používá pro modelování a implementaci řídicích subsystémů založených na FPGA softwarové produkty Simulink a Simulink Fixed Point společnosti The Mathworks a Xilinx System Generator společnosti Xilinx. Použití Simulinku při vývoji těchto subsystémů, určených např. pro stabilizaci letounů, zpracování obrazu při sledování cíle apod., zkracuje dobu jejich návrhu, zvyšuje flexibilitu a podstatně omezuje potřebu realizace fyzikálních prototypů a jednoúčelového hardwaru.

Dříve se návrháři systémů při předávání podkladů hardwarovým inženýrům tradičně spoléhali na papírovou dokumentaci. Hardwaroví inženýři potom museli před vlastním návrhem systému ve VHDL (VHSIC Hardware Description Language) ručně interpretovat specifikace z této dokumentace. Mezi oběma týmy tak byla diskontinuita a často bylo nutné odstraňovat chyby vzniklé špatnou interpretací dat.

Se Simulinkem byla potřeba této ruční interpretace eliminována, urychlil se proces vývoje produktů a integrace návrhu do hardwaru: zatímco dříve bylo třeba na vývoj, který využívá postupné iterace návrhu řešení, počítat s několika dny, nyní lze celý proces od návrhu algoritmu k realizaci systému zvládnout během několika hodin. Simulink, který se využívá k přesné simulaci a verifikaci navrženého systému, omezuje závislost vývojových týmů na fyzických prototypech zařízení.

Nástroje společnosti The Mathworks používají vývojáři společnosti Selex S&AS společně se softwarem Xilinx System Generator. To jim umožňuje využívat jednotnou sadu nástrojů od fáze specifikace návrhu, kdy jsou v modelu v Simulinku stanoveny funkce budoucího systému, až po jeho implementaci v FPGA.

Nejprve se v Simulinku sestavuje dynamický model elektromechanické části navrhovaného subsystému, včetně senzorů, akčních členů, mechanických převodů a dalších prvků. Potom je vytvořen model řídicího systému a jsou realizovány simulační experimenty. „Bylo by velmi obtížné, ne-li nemožné, celý systém modelovat a programovat ve VHDL,“ poznamenal k tomu Alasdair MacLean, vedoucí inženýr vývoje hardwaru společnosti Selex S&AS. Simulink umožňuje velmi přesně modelovat vyvíjený řídicí subsystém i s okolním prostředím, včetně nelinearit.

Model je posléze přeložen prostřednictvím Simulink Fixed Point Toolboxu do jeho reprezentace v systému s pevnou řádovou čárkou. Jakmile je návrh v Simulinku otestován, verifikován a rozložen na segmenty, vývojáři nahradí standardní bloky ekvivalentními bloky ze systému Xilinx System Generator. Během této fáze probíhá ověřování, že navržená funkčnost modelu zůstala zachována. „Postup s využitím nástrojů Simulink a Xilinx System Generator zvyšuje stupeň abstrakce a redukuje vliv zastarávání hardwaru. Tentýž návrh lze snadno přizpůsobit pro jiné FPGA jen změnou nastavení modelu,“ řekl o výhodách nové metody návrhu Eddie Power, vedoucí vývoje FPGA a ASIC ve společnosti Selex S&AS.

[Selex S&AS streamlines FPGA developments using Xilinx tools and Simulink from The MathWorks. Tisková zpráva The MathWorks, říjen 2005.]

(Bk)

HUMUSOFT s. r. o.
Pobřežní 20
186 00 Praha 8
tel.: 284 011 730
fax: 284 011 740
e-mail: info@humusoft.cz
http://www.humusoft.cz