Материал: ВКР_Соболев

Рисунок 3.2 – Автоматы работы с данными на стороне FPGA.

Здесь fsm_rx – автомат обработки данных с приемника, fsm_tx – автомат передачи результатов обработки данных в передатчик.

3.2.3.1 Автомат обработки данных с приемника

Автомат имеет собственный сигнал сброса aclr, по нулевому уровню которого начинает работу, тактируется сигналом приемника ostb и чувствителен к сигналу oend. В начале нового цикла работы автомат выставляет сигнал oten, далее подает сигнал сброса на автомат передачи результатов обработки и при наличии верхнего уровня сигнала ostr записывает первое слово квадрослова в буфер, после чего по сигналу ostb записывает в буфер три следующих слова квадрослова. Данные из буфера затем передаются на обработку. После записи в буфер последнего слова квадрослова автомат сбрасывает сигнал oten и выставляет нижний уровень сигнала сброса автомата передатчика, в результате чего тот начинает работу, после чего переходит в режим ожидания. Если автомат обнаруживает верхний фронт сигнала oend, он выставляет сигнал iend, тем самым уведомляя передатчик об окончании потока данных.

3.2.3.2 Автомат передачи результатов обработки в передатчик

Автомат имеет сигнал mem_start, по нижнему уровню которого автомат начинает работу, также выполняющий функцию сигнала сброса. Тактирование автомата происходит по сигналу clock, соответствующий частоте порта связи, умноженной на 2. Это сделано для обеспечения правильности передачи данных в приемник. Автомат также чувствителен к сигналу oend. По верхнему уровню сигнала mem_start автомат выставляет нижний уровень сигнала istb, инициализирует нулевыми значениями шину idat, а также сбрасывает сигнал oend_found, являющийся признаком появления сигнала oend. Далее, при условии готовности передатчика (верхний уровень сигнала iten) автомат передает на шину idat первое обработанное слово квадрослова handled_qword, а также выставляет сигнал istb, если передатчик не готов, тогда автомат сбрасывает сигнал istb и ожидает верхнего уровня iten. Если после обработки первого слова квадрослова автомат обнаруживает верхний уровень сигнала oend, то выставляется признак oend_found, далее по тому же принципу, что и для первого слова, на шину idat передаются оставшиеся три слова квадрослова. После отправки в передатчик последнего слова квадрослова автомат вырабатывает импульс сигнала aclr, что сбрасывает в начальное состояние автомат обработки данных приемника и начинает новый цикл его работы, после чего переходит в режим ожидания. Если в процессе работы автомата был выставлен признак oend_found, то автомат с задержкой на один такт сбрасывает сигнал istb и переходит в режим ожидания нового сигнала сброса.

3.3 Моделирование процесса приема, обработки и передачи

Для симуляции взаимодействия DSP и FPGA было произведено моделирование устройста в ModelSim. Для имитации взаимодействия с DSP в testbench были объявлены две пары приемник-передатчик, одна имитирует приемник и передатчик на стороне DSP, другая пара приемник-передатчик управляется с FPGA. В качестве обработки использовалась инверсия. Схема соединения двух пар, а также обозначения соединяющих их сигналов, показаны на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Схема соединения пар приемник-передатчик

На рисунке подписи над соединительными линиями обозначают названия сигналов в testbench, названия сигналов слева или справа от линий – названия входных и выходных сигналов соответственно.

Для эмуляции отправления данных со стороны DSP в testbench разработан автомат, считывающий входные данные из файла. Тестовая последовательность состояла из 64 десятичных чисел от 40501 до 40564. Соответственно, на выходе схемы (на приемнике имитации DSP) должна получиться последовательность чисел от -40502 до -40565.

Выдержка из результатов моделирования представлена на рисунках 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 и 3.8. Более подробные результаты моделирования представлены в приложении Г.

Рисунок 3.4 – Начало работы передатчика DSP, передача первых двух слов

Рисунок 3.5 – Начало работы приемника FPGA, прием первого квадрослова

Рисунок 3.6 – Первые обработанные данные на приемнике имитации DSP, первое квадрослово обработано и передано верно

Рисунок 3.7 – Окончание приема данных FPGA

Рисунок 3.8 – Окончание приема обработанных данных имитацией DSP

В результате моделирования успешно произведены прием, обработка и передача обработанных данных с применением интерфейса Link, управляющие устройства выдали все управляющие сигналы верно.

3.4 Синтез и расположение контактов

Перед синтезом модуля сопряжения обязательно нужно правильно назначить выходные контакты для той FPGA, в которую модуль будет загружаться, поскольку используется дифференциальная передача данных, требующая корректного назначения каждой дифференциальной пары. В данном случае модуль сопряжения загружается в FPGA Cyclone 10 LP компании Intel. Таблица с назначением контактов модуля приведена в приложении Д.

Описание модуля сопряжения успешно синтезировалось средствами системы Quartus Prime Lite. Результат синтеза в виде фрагмента RTL-диаграммы представлен на рисунке 3.9. Полная RTL-диаграмма модуля сопряжения приведена в приложении Е.

Рисунок 3.9 Фрагмент RTL-диаграммы модуля сопряжения с Link.

3.5 Выводы по главе

В результате был разработан модуль сопряжения с интерфейсом Link, основанный на шаблонных модулях приемника и передатчика, успешно произведено моделирование взаимодействия имитированного DSP и FPGA, успешно произведен синтез модуля.

4 Технико-экономическое обоснование разработки модулей сопряжения

В данной главе приведено технико-экономическое обоснование разработки модулей сопряжения эмулятора радара. Был произведен анализ протоколов и способов реализации модулей сопряжения, разработка и тестирование модулей, для одного из модулей была произведена экспериментальная проверка на ПЛИС с использованием макетной платы. Разработка носит практический характер, модули сопряжения являются частью комплексной системы обработки сигналов с радара.

В рамках проведения технико-экономического обоснования бакалаврской работы были выполнены следующие действия:

– составлен план-график выполнения работ;

– произведена оценка величины заработной платы исполнителей с учетом взносов на обязательное страхование;

– рассчитаны затраты на приобретение материалов и специального оборудования;

– произведен подсчет амортизационных отчислений;

– рассчитана сметная стоимость разработки;

4.1 Составление плана-графика выполнения работ

Первым этапом при расчете полных затрат на выполнение разработки является составление детализированного плана-графика работ, которые необходимо произвести в ходе разработки устройства. План-график работ является основой для расчета затрат на этапе проектирования, для выполнения расчета также нужно определить исполнителей работ и трудоемкость каждой работы. В данном обосновании единица измерения трудоемкости работ – человеко-дни. План-график с указанием исполнителей и трудоемкости работ представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 План-график выполнения работ

4.2 Расчет затрат на оплату труда исполнителей

Одной из основных статей расходов на разработку устройства является заработная плата занятых в разработке исполнителей с учетом обязательных отчислений.

4.2.1 Расчет основной заработной платы исполнителей

На основе данных о месячных заработных платах руководителя и студента (принимается равной заработной плате инженера) был произведен расчет оплаты одного человеко-дня каждого исполнителя. Месячный оклад руководителя составляет 47500 рублей, студента – 28000 рублей. Стоимость человеко-дня вычисляется путем деления месячного оклада исполнителя на количество рабочих дней в месяце, в данной работе принято равным 21.

Тогда стоимость человеко-дня составляет:

– для руководителя: 2 261,9 руб/день;

– для студента: 1 333,33 руб/день;

Используя полученные значения стоимости человеко-дня можно рассчитать основную заработную плату исполнителей, рассчитываемую путем умножения затраченных на работу человеко-дней на стоимость человеко-дня. Тогда основная заработная плата составляет:

– для руководителя: 20 357,1 руб.;

– для студента: 86 666,67 руб.;

4.2.2 Расчет дополнительной заработной платы

После расчета основной заработной платы производится расчет дополнительной заработной платы по формуле:

, (4.1)

где – дополнительная заработная плата исполнителей (руб.), – основная заработная плата исполнителей (руб.), – норматив дополнительной заработной платы, в данной работе принятый за 14%.

В соответствии с формулой 4.1 и данными из пункта 4.2.1 дополнительная заработная плата составит:

– для руководителя: 2 849,99 руб.;

– для студента: 12 133,33 руб.;

4.2.3 Расчет обязательных социальных отчислений

Отчисления в сторону страховых взносов на обязательное страхование (мединцинское, социальное и пенсионной) вычисляется с основной и дополнительной заработной платы по формуле:

(4.2)

где – отчисления на социальные нужды с заработной платы (руб.), – норматив отчислений на страховые взносы на обязательное страхование, равный 30%, – дополнительная заработная плата исполнителей (руб.), – основная заработная плата исполнителей (руб.).