Sistemi Misti Analogico-Digitali in SystemC:
SystemC-WMS
Simone Orcioni
Giorgio Biagetti, Massimo Conti
DEIT, Dipartimento di Elettronica, Intelligenza artificiale e Telecomunicazioni
Università Politecnica delle Marche
GE 2006
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
GE 2006
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Stato dell’arte
Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche:
SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal)
Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali
diretti
Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari
MoC: SDF & rete elettrica lineare
SystemC-WMS (Wave Mixed Signal)
Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli
effetti di carico
Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente
come DAE di indice 1
MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato,
espresso in funzione dei parametri d’onda
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
GE 2006
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Stato dell’arte
Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche:
SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal)
Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali
diretti
Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari
MoC: SDF & rete elettrica lineare
SystemC-WMS (Wave Mixed Signal)
Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli
effetti di carico
Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente
come DAE di indice 1
MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato,
espresso in funzione dei parametri d’onda
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
GE 2006
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Stato dell’arte
Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche:
SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal)
Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali
diretti
Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari
MoC: SDF & rete elettrica lineare
SystemC-WMS (Wave Mixed Signal)
Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli
effetti di carico
Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente
come DAE di indice 1
MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato,
espresso in funzione dei parametri d’onda
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
GE 2006
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Stato dell’arte
Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche:
SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal)
Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali
diretti
Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari
MoC: SDF & rete elettrica lineare
SystemC-WMS (Wave Mixed Signal)
Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli
effetti di carico
Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente
come DAE di indice 1
MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato,
espresso in funzione dei parametri d’onda
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
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Modelli di Moduli Analogici
Modello non lineare
con spazio di stato:
Onda Incidente e Riflessa:
ij
j
ẋ = f(x, a)
b = g(x, a)
vj
aj
j
bj
aj2 − bj2 : potenza entrante alla
porta j
Wavechannels
i1
a1
b1
a3
b3
k
i3
v1
a2 b2
a1
b1
v3
a2 b2
i2
v2
a3
b3
i1
v1
v3
i3
i2
v2
Connessione Parallela
Connessione Serie
Interfaccie analogiche come Scattering Junctions
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
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Esempio di Applicazione
Example (Half-bridge inverter per forni ad induzione)
snubber
CONTROL
wave_source
bridge
switch1
filter
switch2
load
Schema elettrico
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
GE 2006
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Esempio di Applicazione
Example (Half-bridge inverter per forni ad induzione)
snubber
CONTROL
wave_source
mains
k
bridge
rectified
k
switch1
switch2
chopped
k
filter
shunt
load
Schema di interconnessione di moduli e wavechannel
Simone Orcioni (DEIT)
SystemC-WMS
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Risultati della simulazione
Corrente nel carico RLC
80
simulink
SystemC
60
40
i(load) [A]
20
0
-20
-40
-60
-80
0
Simone Orcioni (DEIT)
20
40
60
80
time [us]
SystemC-WMS
100
120
140
GE 2006
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Risultati della simulazione
Tensione attraverso gli interruttori
500
simulink
SystemC
400
v(chopped) [V]
300
200
100
0
-100
-200
0
Simone Orcioni (DEIT)
20
40
60
80
time [us]
SystemC-WMS
100
120
140
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Risultati della simulazione
Tempi di simulazione (s)
SystemC-WMS
MatlabTM
11.3
2.3
Simulazione con ∆t di 5 ns
su un processore IntelTM PentiumTM M a 1000 MHz.
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Bibliografia e Conclusioni
Bibliografia
Giorgio Biagetti, Marco Caldari, Massimo Conti, and Simone Orcioni.
Extending SystemC to analog modeling and simulation.
In Christoph Grimm, editor, Languages for system specification, CHDL, chapter 15,
pages 229–242. Kluwer Academic Publishers, 2004.
Simone Orcioni, Giorgio Biagetti, and Massimo Conti.
Systemc-WMS: Mixed signal simulation based on wave exchanges.
In Alain Vachoux, editor, Advances in specification and design languages for SoC,
in press, Kluwer Academic Publishers, 2006.
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Bibliografia e Conclusioni
Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
SystemC-WMS
I
SystemC-WMS home page
http://www.deit.univpm.it/systemc-wms/
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Bibliografia e Conclusioni
Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
SystemC-WMS
I
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Bibliografia e Conclusioni
Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
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Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
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Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
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Caratteristiche principali del SystemC-WMS:
Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali
Definizione di un’interfaccia analogica standard basata sui parametri
a, b
Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei
Riusabilità dei moduli analogici
Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari
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