FPGA ile Kablosuz Görüntü Aktarımı. Yusuf Onur Koçberber

Transkript

1 FPGA ile Kablosuz Görüntü Aktarımı Yusuf Onur Koçberber Seminer 2009 Yaz

2 Plan FPGA Genel bilgiler FPGA nın İç Yapısı, Nasıl Programlanabiliyor?, Nasıl Çalışıyor? Neden bu kadar popüler oldu? MPW Her şeyin dermanı mı? Fpga ile Kablosuz Görüntü Aktarımı Kamera arayüzü Video belleğinin ekrana basılması (VGA) SPI Kablosuz yongasının özellikleri Veri paketleri Alıcı modül Resimler Alan Tartışmaları

3 FPGA? FPGA (Field Programmable Gate Array) Bukalemun Yonga 1985 te Xilinx tarafından icat edildi. 220nm >>> 40nm Fiyat 150 $ - >5000 $ (platform olarak) Pazar Büyüklüğü 1987: 14 milyon $ 1993: >385 milyon $ 2005: 1.9 milyar $ 2010 tahmini: 2.75 milyar $

4 FPGA nıniç Yapısı

5 Nasıl Programlanabiliyor? Antifuse Yapısı Sram Kontrollü Programlanabilir Anahtar

6 Nasıl Çalışıyor? Xilinx XC4000 Configurable Logic Block(CLB).

7 Neden bu kadar popüler oldu? Diğer alternatiflere bakmak gerekir ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) Milyon tane çip üretilirse bedava! 10 tane üretilirse tanesi milyon $. Tasarım süreci çok maliyetli. DFT (Design for testibility) çok önemli Fab işlemi tamamen ayrı bir uzmanlık konusu Layout guruları ile çalışmak gerekebilir. Üretmek için MPW kullanılabilir. ASIC için MPW ( Multi-Project Wafer) Fiyatlar AMIS 0.8 µ CMOS 450 EU / mm2 UMC 90n CMOS 45.6k EU /blok (5x5 mm2) Bir üretim teknolojisi yılın sadece belli yıllarında üretilebiliyor

8 MIT 78 MPW projesi

9 Neden bu kadar popüler oldu? (Devam) CPLD ( Complex Programmable Logic Device) Non-volatile olması avantaj Gluelogicolarak kullanılabilir, karmaşık mantık işlemlerine uygun değil Küçük veri yolunda hızlı işler için ideal Ram tabanlı olmadığı için çok veri saklayamıyor. Uygulamaya göre kullanılması daha iyi olabilir fakat implemantasyonu daha karışık. Mikrodenetleyiciler( PIC vs.) Mimarisi belli, uygulama sınırlı FPGA ve CPLD ler kapsıyor zaten ( IP Core olarak kullanılabilir) Giderek eskiyor

10 Kapı Sığası

11 Her şeyin dermanı mı? ASIC ile kıyaslanamayacak kadar yavaş Çevresel aygıt kullanmak zor, denetleyici yazmak başlı başına bir proje. FPGA nındışına çıktıktan sonra kontrol etmek zor. Yazılım araçları diğerleriyle kıyaslanamayacak kadar ilkel ( Eclipse, VisualStudiovs. )

12 FPGA ile Kablosuz Görüntü Aktarımı

13 Kamera ve Arayüzü Y= * R * G * B Cb= * R * G * B Cr= * R * G * B

14 Kamera Kodları

15 Video Belleğinin Ekrana Basılması Format Horizontal (in Pixels) Vertical (in Lines) Pixel Clock Active Front Sync Back Active Front Sync Back (MHz) Video Porch Pulse Porch Video Porch Pulse Porch 640x480, 60Hz x480, 72Hz x480, 75Hz x480, 85Hz x600, 56Hz x600, 60Hz x600, 72Hz x600, 75Hz x600, 85Hz x768, 60Hz x768, 70Hz x768, 75Hz x768, 85Hz

16 Ekran Kodları

17 Şu anda buradayız Genel Bakış

18 SPI(SerialPeripheralInterfaceBus) Motorola tarafından bulunan fullduplexbir haberleşme protokolüdür. Avantajları Mesaj boyutu keyfi olarak seçilebilir Basit bir donanım arayüzü gerektirir. Yüksek throughput a sahiptir (10Mbps e kadar) Dezavantajları Tek bir master olabilir Slave den ACK gelmiyor. Çok sayıda iğne kullanıyor (I²C de2 iğne kullanılıyor, RS232 de çoğunlukla 3 iğne yeterli)

19 SPI Okuma ve Yazma İşlemi SPI Okuma İşlemi SPI Yazma İşlemi

20 nrf24l01 Komutları

21 nrf24l01 ConfigYazmacı

22 nrf24l01 StatusYazmacı

23 Veri Paketleri Kablosuz çipinin teorik hızı 2Mbps dir Fakat pratikte yaklaşık 1.5Mbps kullanılabilmektedir. Tüm kapasiteyi kullanmak için 32 baytlık payload a ihtiyaç vardır 100X100 = 10k bit 72Hz x 10k = 0.72Mbps 200X200 = 40k bit 72Hz x 40k = 2.9 Mbps 300X300 = 90k bit 72Hz x 90k = 6.48 Mbps

24 Gönderici Modül Durum Şeması

25 Az Kaldı Şu anda buradayız

26 Alıcı Modül IRQ iğnesi sürekli kontrol edilerek, aktif olduğunda 33 baytlık boş paket istenir. Paketin en anlamlı 1 baytı düşürülerek 32 baytlık payload alınır. Payload unen anlamlı 1 baytı kolon adresi olarak çözülür ve geri kalan 100 bit piksel olarak kullanılır

27 Alıcı Modül Durum Şeması

28 Resimler

29 Resimler

30 Transmitterİstatistikleri Device Utilization Summary (estimated values) [-] Logic Utilization Used Available Utiliz ation Number of Slices % Number of Slice Flip Flops Number of 4 input LUTs Number of bonded IOBs Number of BRAMs Number of MULT18X18SIOs Number of GCLKs % % % % % %

31 Beraber Çalıştığım Arkadaşlar Meltem Özsoy Mehmet Kayaalp

32 Dinlediğiniz için teşekkürler!

33 Yedek-1 Kamera Özellikleri OmniVision scmos imagesensor OV6630

34 NRF24L01 özellikleri Yedek-2