Research of the Finite State Machine with Programmable Logic as a Part of Digital Information and Control System Based on FPGA
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
696 5
Ultima descărcare din IBN:
2024-03-16 11:56
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
004+621.37/39 (1)
Știința și tehnologia calculatoarelor. Calculatoare. Procesarea datelor (4103)
Construcția de mașini în general. Tehnică nucleară. Electrotehnică. Tehnologie mecanică (1715)
SM ISO690:2012
БАРКАЛОВ, Александр, ТИТАРЕНКО, Лариса, ЗЕЛЕНЕВА, Ирина, ГРУШКО, Светлана. Research of the Finite State Machine with Programmable Logic as a Part of Digital Information and Control System Based on FPGA. In: Problemele Energeticii Regionale, 2019, nr. 1-2(41 S), pp. 36-45. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3239172
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1-2(41 S) / 2019 / ISSN 1857-0070

Research of the Finite State Machine with Programmable Logic as a Part of Digital Information and Control System Based on FPGA

Studiul mașinii cu logică programabilă ca parte a unui sistem digital de management al informațiilor pe FPGA

Исследование автомата с программируемой логикой в составе цифровой информационно-управляющей системы на FPGA

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3239172
CZU: 004+621.37/39

Pag. 36-45

Баркалов Александр1, Титаренко Лариса12, Зеленева Ирина3, Грушко Светлана3
 
1 Зеленогурский университет,
2 Харьковский национальный университет радиоэлектроники,
3 Запорожский национальный технический университет
 
Disponibil în IBN: 25 noiembrie 2019


Rezumat

The purpose of this research is to determine the effective way of implementation of the control algorithm, as an important functional part of information and control computer systems. The search criterion is the minimum of internal hardware FPGA resources required for the control unit implementation. This criterion allows miniaturization of dimensions, improves reliability by reducing the number of interconnections inside the chip, and ensures the possibility of a compact arrangement of various system components, which is especially important when using the “system-on-chip” design technology. The control unit holds a prominent place in the digital information and control systems. A comparative analysis of two control unit models represented as a finite state machine with either hard or programmable logic was proposed. Advantages and disadvantages of both models were determined according to the peculiarities of the information and control system algorithms, and, it was proved that the FSM model with a programmable logic matched these peculiarities in a greater degree. The purpose of this study was achieved due to the application of the proposed method for the implementation of the FSM with the programmable logic using the embedded memory of the FPGA and ProASIC chips. The main result was a substantial decrease in the LUT number used. The experimental results were obtained applying the chips of the world's top manufacturers - Xilinx, Altera/Intel, Microsemi. The studies were carried out based on the onboard computing complex control algorithm

Scopul acestor studii este de a găsi o modalitate eficientă de implementare a algoritmului de control, ca o parte importantă a sistemelor computerizate de informare și control. Criteriul de căutare este condiția celor mai mici costuri ale resurselor interne ale cipului FPGA în timpul implementării circuitului dispozitivelor de comandă. Minimizarea costurilor hardware este un factor important în proiectarea hardware-ului sistemelor moderne de management al informațiilor, deoarece permite miniaturizarea dimensiunilor, îmbunătățește fiabilitatea prin reducerea numărului de interconexiuni și oferă de asemenea posibilitatea unui aranjament compact al diverselor componente ale sistemului, ceea ce este deosebit de important atunci când se utilizează tehnologia de proiectare system-on-chip ". Ca parte a sistemelor digitale de informare și control, un loc important este ocupat de unitatea de comandă. A fost efectuată o analiză comparativă a metodelor de implementare a unui dispozitiv de comandă sub formă de automate cu logică rigidă și programabilă. Avantajele și dezavantajele acestora sunt determinate în conformitate cu particularitățile algoritmilor sistemelor de control al informațiilor. Se arată că modelul automatului de control cu logică programabilă corespunde mai mult particularităților acestor algoritmi decât modelul automatului cu logică rigidă. Scopul acestor studii a fost realizat prin metoda propusă de implementare a unui circuit logic automat cu o logică programabilă care utilizează cipurile integrate FPGA și ProASIC. Rezultatele studiilor prezentate confirmă eficacitatea acestei metode. Rezultatul principal este o reducere semnificativă a numărului de LUT-uri utilizate în implementarea schemei. Datele experimentale au fost obținute pentru cei mai importanți producători de chipuri din lume - Xilinx, Altera / Intel, Microsemi.

Целью данных исследований является поиск эффективного способа реализации алгоритма управления, как важной функциональной части информационно-управляющих компьютерных систем. Критерием поиска служит условие наименьших затрат внутренних ресурсов кристалла ПЛИС при имплементации схемы устройства управления. Минимизация аппаратурных затрат является важным фактором при проектировании аппаратной части современных информационно-управляющих систем, так как обеспечивает возможность миниатюризации габаритов, способствует повышению надежности за счет уменьшения числа межсоединений, а также обеспечивает возможность компактного расположения различных составляющих системы, что особенно актуально при использовании технологии проектирования «система-на-кристалле». В составе цифровых информационно-управляющих систем важное место занимает устройство управления. В работе выполнен сравнительный анализ способов реализации устройства управления в виде автоматов с жесткой и программируемой логикой. Определены их достоинства и недостатки в соответствии с особенностями алгоритмов информационно-управляющих систем. Показано, что модель управляющего автомата с программируемой логикой более соответствует особенностям указанных алгоритмов, чем модель автомата с жесткой логикой. Цель данных исследований достигнута за счет предложенного способа имплементации схемы автомата с программируемой логикой с использованием встроенной памяти микросхем FРGA и ProASIC. Приведены результаты исследований, которые подтверждают эффективность данного способа. Главным результатом является значительное сокращение числа использованных LUT при имплементации схемы. Экспериментальные данные получены для микросхем ведущих мировых фирм-производителей – Xilinx, Altera/Intel, Microsemi. Исследования выполнены на основе алгоритма управления бортовым вычислительным комплексом.

Cuvinte-cheie
control algorithm, digital information and control system, FSM with programmable logic,

algoritm de control, informație digitală și sistem de control, mașină automată cu logică,

Алгоритм управления, цифровая информационно-управляющая система, автомат с программируемой логикой, ПЛИС FPGA, встроенная память