Материал: ВКР_Соболев

_{Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет}

“ЛЭТИ” им. В. И. Ульянова (Ленина)

(СПбГЭТУ “ЛЭТИ”)

Направление подготовки: 09.03.01 “Информатика и вычислительная техника”

Профиль: “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”

Факультет компьютерных технологий и информатики

Кафедра вычислительной техники

К защите допустить:

Заведующий кафедрой

д. т. н., профессор __________________ М. С. Куприянов

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

Тема: “Модули сопряжения эмулятора радара”

Студент _____________ Д. М. Соболев

Руководитель

к. т. н., доцент _____________ О. И. Буренева

Консультант по экономическому

обоснованию

к. э. н., доцент _____________ И. М. Антонова

Консультант от кафедры

к. т. н., доцент, с. н. с. _____________ И. С. Зуев

Санкт-Петербург

2020 г.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ” им. В. И. Ульянова (Ленина)

(СПбГэту “лэти”)

Задание на выпускную квалификационную работу

2. Объект исследования Комплексная система обнаружения и обработки сигналов радара.

3. Предмет исследования Модули сопряжения эмулятора системы радара.

3. Цель Разработка модулей сопряжения с интерфейсами Ethernet и Link

4. Исходные данные Описание системы эмулятора радара, технические описания интерфейсов Ethernet и Link.

5. Содержание Обзор структуры сопряжения эмулятора системы радара, разработка модуля сопряжения с Ethernet, разработка модуля сопряжения с Link с использованием языков проектирования аппаратуры Verilog/VHDL.

6. Технические требования Частота работы модуля сопряжения Ethernet – не менее 50 МГц, модуля сопряжения с Link – не менее 100 МГц.

7. Дополнительные разделы Экономическое обоснование выпускной квалификационной работы.

8. Результаты Разработаны модули сопряжения с интерфейсами Ethernet и Link, проведено моделирование работы обоих модулей и синтез обоих модулей, модуль сопряжения с Ethernet также проверен экспериментально на макетной плате. Отчетные материалы: пояснительная записка, реферат, аннотация, презентация.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ” им. В. И. Ульянова (Ленина)

(СПбГЭТУ “ЛЭТИ”)

Календарный план выполнения выпускной квалификационной работы

Реферат

Пояснительная записка содержит: 74 с., 36 рис., 9 табл., 6 приложений, 22 источника литературы.

Цель работы: разработка модулей сопряжения эмулятора радара с внешними интерфейсами Ethernet и Link.

В выпускной квалификационной работе приводится обзор системы сопряжения эмулятора радара, а также анализ реализуемых интерфейсов и способов их реализации.

В результате работы с помощью языков проектирования аппаратуры разработаны и отмоделированы модули сопряжения с интерфейсами Ethernet и Link. Модуль сопряжения с Ethernet также проверен на макетной плате.

Результат работы в перспективе будет использоваться как часть комплексной системы обнаружения и обработки сигналов автомобильного радара.

ABSTRACT

The objective of the final work is the development of interface modules for the radar emulator for interfaces Ethernet and Link.

A review of the structure of the radar emulator is presented in the work as well as an analysis of interfaces implemented in the modules and ways of implementing said interfaces.

As for the results of the work, the modules have been successfully developed and tested in a modelling environment, the Ethernet interface module also has been tested on a real board.

In the long-term, the modules will be used as a part of a complex system of signal detection and processing for an automotive radar.

Содержание

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 9

ВВЕДЕНИЕ 10

1 ОБЗОР СТРУКТУРЫ СОПРЯЖЕНИЯ ЭМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ РАДАРА 12

1.1 Общие сведения о системе 12

1.2 Интерфейс Ethernet 15

1.2.1 Канальный уровень 15

1.2.2 Транспортный уровень 16

1.2.3 Выбор способа разработки модуля сопряжения с Ethernet 17

1.3 Интерфейс Link 18

1.3.1 Дифференциальная передача сигналов 18

1.3.2 Стандарт LVDS 20

1.3.3 Протокол интерфейса Link 21

1.3.4 Выбор способа разработки модуля сопряжения 22

1.3.5 Выводы по главе 23

2 РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСОМ ETHERNET 24

2.1.1 Описание ARM-сервера 24

2.1.2 Работа с памятью на чипе в FPGA 25

2.1.3 Условия тестирования модулей первичной обработки 26

2.2 Описание программы 26

2.2.1 Соединение FPGA- и ARM-частей между собой и блоками памяти 26

2.2.2 Программа сервера на HPS 28

2.2.3 Модули на FPGA 28

2.3 Моделирование FPGA-подмодулей 31

2.3.1 Пример 1 – 8-разрядный инвертор 32

2.3.2 Пример 2 – Пороговое устройство 33

2.4 Cинтез FPGA-модулей 36

2.5 Эксперимент на макетной плате 38

2.5.1 Ход эксперимента 38

2.5.2 Результаты эксперимента 41

3 РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ С ИНТЕРФЕЙСОМ LINK 42

3.1 Описание функционирования модуля сопряжения с Link 42

3.2 Описание программы 43

3.2.1 Модуль приемника Link-порта 43

3.2.2 Модуль передатчика Link-порта 44

3.2.3 Устройства обработки данных 45

3.3 Моделирование процесса приема, обработки и передачи 47

3.4 Синтез и расположение контактов 48

3.5 Выводы по главе 49

50

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ МОДУЛЕЙ СОПРЯЖЕНИЯ 51

4.1 Составление плана-графика выполнения работ 51

4.2 Расчет затрат на оплату труда исполнителей 52

4.2.1 Расчет основной заработной платы исполнителей 52

4.2.2 Расчет дополнительной заработной платы 53

4.2.3 Расчет обязательных социальных отчислений 53

4.2.4 Итоговые затраты на оплату труда 54

4.3 Расчет затрат на приобретение материалов и спецоборудования 54

4.4 Расчет амортизационных отчислений 55

4.5 Расчет накладных расходов 56

4.6 Расчет сметной стоимости разработки 56

4.7 Выводы по главе 57

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Система HPS-SoC в Platform Designer 62

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Код программы ARM-сервера 64

ПРИЛОЖЕНИЕ В. RTL-диаграммы подмодулей модулей сопряжения 67

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Подробные результаты моделирования модуля сопряжения с Link 70

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Назначение контактов модуля сопряжения с Link 73

ПРИЛОЖЕНИЕ E. RTL-диаграммы модуля сопряжения с Link 74