FPGA ile Kablosuz Görüntü Aktarımı Yusuf Onur Koçberber Seminer 2009 Yaz
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
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 $
FPGA nıniç Yapısı
Nasıl Programlanabiliyor? Antifuse Yapısı Sram Kontrollü Programlanabilir Anahtar
Nasıl Çalışıyor? Xilinx XC4000 Configurable Logic Block(CLB).
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
MIT 78 MPW projesi
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
Kapı Sığası
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. )
FPGA ile Kablosuz Görüntü Aktarımı
Kamera ve Arayüzü Y= 0.2215 * R+ 0.7154 * G+ 0.0721 * B Cb= 0.1145 * R 0.3855 * G+ 0.5000 * B Cr= 0.5016 * R 0.4556 * G 0.0459 * B
Kamera Kodları
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 25.175 640 16 96 48 480 11 2 31 640x480, 72Hz 31.500 640 24 40 128 480 9 3 28 640x480, 75Hz 31.500 640 16 96 48 480 11 2 32 640x480, 85Hz 36.000 640 32 48 112 480 1 3 25 800x600, 56Hz 38.100 800 32 128 128 600 1 4 14 800x600, 60Hz 40.000 800 40 128 88 600 1 4 23 800x600, 72Hz 50.000 800 56 120 64 600 37 6 23 800x600, 75Hz 49.500 800 16 80 160 600 1 2 21 800x600, 85Hz 56.250 800 32 64 152 600 1 3 27 1024x768, 60Hz 65.000 1024 24 136 160 768 3 6 29 1024x768, 70Hz 75.000 1024 24 136 144 768 3 6 29 1024x768, 75Hz 78.750 1024 16 96 176 768 1 3 28 1024x768, 85Hz 94.500 1024 48 96 208 768 1 3 36
Ekran Kodları
Şu anda buradayız Genel Bakış
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)
SPI Okuma ve Yazma İşlemi SPI Okuma İşlemi SPI Yazma İşlemi
nrf24l01 Komutları
nrf24l01 ConfigYazmacı
nrf24l01 StatusYazmacı
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
Gönderici Modül Durum Şeması
Az Kaldı Şu anda buradayız
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
Alıcı Modül Durum Şeması
Resimler
Resimler
Transmitterİstatistikleri Device Utilization Summary (estimated values) [-] Logic Utilization Used Available Utiliz ation Number of Slices 1148 4656 24% Number of Slice Flip Flops Number of 4 input LUTs Number of bonded IOBs Number of BRAMs Number of MULT18X18SIOs Number of GCLKs 949 9312 10% 3353 9312 36% 30 232 12% 6 20 30% 4 20 20% 2 24 8%
Beraber Çalıştığım Arkadaşlar Meltem Özsoy Mehmet Kayaalp
Dinlediğiniz için teşekkürler!
Yedek-1 Kamera Özellikleri OmniVision scmos imagesensor OV6630
NRF24L01 özellikleri Yedek-2