UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENA
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea di 1° livello in Ingegneria dell’Automazione
Tesi di Laurea
Relatore
Prof. Ing. Massimo Alioto
Candidato
Duccio Picinotti
A.A. 2005/2006
Introduzione
Aspetti software
Scrittura codice VHDL per descrizione hardware
logica digitale:
1.
2.
3.
4.
acquisizione segnali dai sensori
elaborazione statistica dati
generazione codici controllo correttezza
generazione toni trasmissione
Scrittura codice Visual Basic per ricezione:
1. decodifica toni audio in ricezione
2. controllo, memorizzazione e visualizzazione dati
Scrittura codice ASP per pubblicazione dati su
Internet
Logiche digitali programmabili
FPGA
CPLD
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
numero macrocelle alto
veloci
consumi elevati
memoria volatile
CPLD
numero macrocelle basso
meno veloci
bassi consumi
memoria non-volatile
Scheda CPLD: GFEC Max II Starter Kit
Altera Max II EPM1270T144C5
display
Alimentazione
5V
clock
16 MHz
JTAG
8 led
RS 232
8 switch
4 pulsanti
pins
Linguaggio VHDL
Linguaggio di descrizione HW per logiche digitali
Vantaggi programmazione VHDL
1.
2.
3.
4.
indipendenza dalla tecnologia
caratteristiche di alto livello
progettazione gerarchica
modularità
Approccio sincrono: segnali I/O sincronizzati con il
clock di riferimento
Programma usato: Quartus II 6.0 SP1
temp
dir
vel
DEBOUNCE
Programma VHDL in trasmissione
FREQ
TEMP
WIND
CALC
WIND
DIR
WIND
CHOOSE
FREQ
VEL
WIND
CONST
radio_tx
WIND
TX
WIND
ENABLE
portante_V
WIND
CLOCK
portante
WIND
BIT_P
CLOCK
DIV 1
CLOCK
DIV 16
Esempio di codice VHDL: wind_enable
Statistiche utilizzo CPLD
Risorsa
Total logic elements
Combinational with no register
Register only
Combinational with a register
Logic elements by mode
normal mode
synchronous clear/load mode
asynchronous clear/load mode
Total LABs (Logic Array Blocks)
I/O pins
Clock pins
Maximum fan-out
Average fan-out
Utilizzo
1.122 / 1.270 (88%)
592
32
498
547
157
245
118 / 127 (93%)
18 / 116 (16%)
1
384
3,88
Programma “Anemometro 1.0” in ricezione
Uso di Visual Basic 6.0 SP6
File di inizializzazione
sensibilità decodifica
protocollo di trasmissione
Analisi codice Visual Basic:
1.
2.
3.
4.
acquisizione e campionatura segnale audio
processamento real-time con 2 buffer acquisizione
decodifica con FFT a spettro mobile
controllo correttezza messaggio con bit di parità di
riga e colonna, “Codici di ridondanza di blocco”
5. immissione dati in un database
6. visualizzazione storico nei grafici
Applicativo in funzione nella dimostrazione pratica
Pubblicazione opzionale dati su Internet
Scopo: aumentare bacino d’utenza del servizio
Uso del linguaggio di programmazione ASP
Webserver IIS
ADSL flat
servizio di redirect (indirizzo web fisso con IP dinamico)
Analisi codice ASP:
1. ricerca dati mediante query SQL nel database
condiviso col programma Visual Basic
2. visualizzazione dati giornalieri, ultimi 2 giorni, mensile,
annuo
3. query SQL per test diagnostici
4. visualizzazione velocità giornaliera max
5. visualizzazione tabella con i dati
6. visualizzazione grafici con gli storici
Test e risultati ottenuti sul campo
Test in laboratorio con scheda FLEX10K
1. prove blocco per blocco
2. prove con generatori da banco
3. prove con simulatore simwind su porta parallela
Test sul campo in loc. Gorello: errore di TX 0,1%
Atterraggio Gorello
Lat: N 43°23’55.5”
Long: E 11°51’17.8”
Alt: 297 m s. l. m.
Decollo Monte Lignano
Lat: N 43°24’17.6”
Long: E 11°52’58.2”
Alt: 838 m s. l. m.
Caratteristiche e requisiti tecnici
Tempo fase acquisiz. dati
60 s
Tempo fase trasmissione
3s
Numero max di invii per ora
Velocità max del vento
Risoluzione velocità vento
Risoluzione direzione
57 invii / ora
63,5 Km/h
0,5 Km/h
±45 °
Temperatura max
55,5 °C
Temperatura min
- 8 °C
Requisiti PC
Requisiti opzionali
Pentium III o superiore
Scheda audio (line-in o mic)
O.S. Windows 98 o superiore
ADSL flat
Servizio di redirect (no-ip)
Conclusioni
Progetto hobbistico open-source non commerciale
Fasi del lavoro:
1. scrittura codice VHDL per la trasmissione
2. scrittura codice VB per la ricezione
3. scrittura codice ASP per la pubblicazione su Internet
Risultati sul campo soddisfano e superano le
specifiche iniziali
Ringraziamenti: Franco Languasco per programma
open-source Decotoni in Visual Basic
