Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- 2017:microblaze-lwip [2018/01/14 16:30]
Tomáš Svoboda
+++ 2017:microblaze-lwip [2018/01/14 20:43] (aktuální)
Tomáš Svoboda
@@ Řádek 14: / Řádek 14: @@
 Cílem tohoto projektu je implementovat lwIP stack na 32bitový soft procesor Microblaze. lwIP stack je volně dostupný TCP/IP stack, který v sobě zahrnuje podporu mnoha protokolů - IP (jak IPv4, tak IPv6), TCP, UDP, apod., tak i klientů jako DHCP či DNS, volitelně pak HTTP či TFTP server. V rámci tohoto projektu je pozornost zaměřena především na protokol UDP. Samotný lwIP stack vyžaduje minimální nároky, mj. je dostupná i light verze, otázka potřebné paměti je dána velikostí odesílacího, resp. přijímacího bufferu.
-Microblaze je 32bitový  soft procesors RISC instrukční sadou, dostupný jako IP jádro pro FPGA Xilinx (vč. rodiny Zynq, která má i hardwarový ARM procesor). Je vytvořen za použití prostředků samotné struktury FPGA. Z hlediska konfigurace jsou možnosti poměrně bohaté - velikosti instrukční a datové cache, lokální paměť, násobičky, děličky, breakpointy, apod. Pro potřeby tohoto projektu není většina bloků využita - především pro úsporu samotných FPGA prostředků.
+[[https://www.xilinx.com/products/design-tools/microblaze.html|Microblaze]] je 32bitový  soft procesors RISC instrukční sadou, dostupný jako IP jádro pro FPGA Xilinx (vč. rodiny Zynq, která má i hardwarový ARM procesor). Je vytvořen za použití prostředků samotné struktury FPGA. Z hlediska konfigurace jsou možnosti poměrně bohaté - velikosti instrukční a datové cache, lokální paměť, násobičky, děličky, breakpointy, apod. Pro potřeby tohoto projektu není většina bloků využita - především pro úsporu samotných FPGA prostředků.
-V rámci řešení se předpokládá odesílání dat z paměti typu BRAM do počítače skrze protokol UDP. V počítači pak otestovat příjem pomocí programu Wireshark nebo zápis do *.txt/*.csv souboru za využití skriptovacího jazyka Python. Data uložená v paměti BRAM budou představovat fiktivní data, která budou v pozdějším využití (mimo tento projekt) nahrazena skutečnými vzorky získanými z A/D převodníku.
+V rámci řešení se předpokládá odesílání dat z paměti typu [[https://www.xilinx.com/products/intellectual-property/block_ram.html|BRAM]] do počítače skrze protokol UDP. V počítači pak otestovat příjem pomocí programu Wireshark nebo zápis do *.txt/*.csv souboru za využití skriptovacího jazyka Python. Data uložená v paměti BRAM budou představovat fiktivní data, která budou v pozdějším využití (mimo tento projekt) nahrazena skutečnými vzorky získanými z A/D převodníku.
 V rámci řešení je tedy nutno:
@@ Řádek 44: / Řádek 44: @@
 ====== Realizace ======
-Na obrázku 2 je znázorněna realizace. Základ tvoří samotná vývojová deska osazená obvodem FPGA. Na obvodu ja realizován samotný procesor, Bloková RAM (BRAM), patřičné kontroly pro přístup k paměti a MAC jádro (Medium Access Controller). V rámci procesoru jsou pak mj. využity především knihovny pro samotný lwIP stack, SPI komunikaci a UART, případně obsluha GPIO. Z externí obvodů dostupných na desce je využita DDR paměť (vyžaduje lwIP stack), převodník USB/UART - využito pro ladící výstupy, obvod fyzické vrstvy Ethernetu (rozhraní RGMII) a Flash paměť. Ve Flash paměti je uložena jedinečná MAC adresy v OTP registru, paměť používá SPI rozhraní. Posledním článkem je počítač - zde je spuštěn Python skript, který přijímá jednotlivé UDP datagramny, separuje jednotlivé vzorky a ukládá je do souboru typu CSV (data oddělená čárkou).
+Na obrázku 2 je znázorněna realizace. Základ tvoří samotná vývojová deska osazená obvodem FPGA. Na obvodu ja realizován samotný procesor, Bloková RAM (BRAM), patřičné bloky pro přístup k paměti a MAC jádro (Medium Access Controller). V rámci procesoru jsou pak mj. využity především knihovny pro samotný lwIP stack, SPI komunikaci a UART, případně obsluha GPIO. Z externí obvodů dostupných na desce je využita DDR paměť (vyžaduje lwIP stack), převodník USB/UART - využito pro ladící výstupy, obvod fyzické vrstvy Ethernetu (rozhraní RGMII) a Flash paměť. Ve Flash paměti je uložena jedinečná MAC adresy v OTP registru, paměť používá SPI rozhraní. Posledním článkem je počítač - zde je spuštěn Python skript, který přijímá jednotlivé UDP datagramny, separuje jednotlivé vzorky a ukládá je do souboru typu CSV (data oddělená čárkou).
 {{ :2017:lwip_stack:impelemntace_mpoa(1).png?700 |}}
@@ Řádek 172: / Řádek 172: @@
 ==== Čtení z paměti, plnění bufferu a odesílání dat ====
-Pro odeslání dat je vytvořena funkce **udp_transfer()**, ta je aktuálně volána z hlavní smyčky ve funkci main po stisku tlačítka. Funkce je blokující, tzn. že se vrací zpět to funkce main po odeslání všech dat z paměti. V cílové aplikaci bude ve funkci main pouze pouze konfigurace A/D převodníku (bez jeho další obsluhy) a zasílání dat, v tomto případě není třeba vykonávat po dobu odesílání jiné instrukce.
+Pro odeslání dat je vytvořena funkce **udp_transfer()**, ta je aktuálně volána z hlavní smyčky ve funkci main po stisku tlačítka. Funkce je blokující, tzn. že se vrací zpět to funkce main po odeslání všech dat z paměti. V cílové aplikaci bude ve funkci main pouze pouze konfigurace A/D převodníku (bez jeho další obsluhy) a zasílání dat, v tomto případě není třeba vykonávat po dobu odesílání jiné instrukce. Přístup do BRAM zajišťuje [[https://www.xilinx.com/products/intellectual-property/axi_bram_if_ctlr.html|AXI BRAM Controller]].
 <code c>
@@ Řádek 265: / Řádek 265: @@
 Pro Python skript je použito prostředí Spyder (dnes Anaconda). Jedná se o skriptovací jazyk, není zde standardní kompilace, tak, jak je tomu například u C++ nebo C#. K vykonávání programu je třeba tzv. interpret. Existuje i možnost jak vytvořit spustitelný soubor, stejně tak je možné vytvořit patřičné GUI.
-Využita je knihovna Socket (podporuje UDP i TCP). Skript čte ve smyčce přijímací buffer. Funkce socket vrací data jako tzv. bytearray, je tedy nutno vždy seskupit 4 B pro 32bitovou proměnou integer. Data jsou ukládána do CSV souboru společně s "pořadovým" číslem vzorku - lze nehradit například časem. Skript končí po vypršení timeoutu, kdy již nejsou zasílána další data.
+Využita je knihovna Socket (podporuje UDP i TCP). Skript čte ve smyčce přijímací buffer. Funkce socket vrací data jako tzv. bytearray, je tedy nutno vždy seskupit 4 B pro 32bitovou proměnou integer. Data jsou ukládána do CSV souboru společně s "pořadovým" číslem vzorku - lze nahradit například časem. Skript končí po vypršení timeoutu, kdy již nejsou zasílána další data.
 <code python>
@@ Řádek 325: / Řádek 325: @@
 Byť se v rámci internetu nepodařilo nalézt vhodné inspirativní kódy s využitím TCP nebo UDP, ukázalo se použití lwIP stacku, po seznámení s jeho knihovnami, jako poměrně jednoduché. Po stránce hardwarové nakonec nebylo zapotřebí řešit speciální konfiguraci obvodu fyzické vrstvy, pokud se spokojíme s rychlostí 100Mbit (nutno nastavit v rámci konfigurace BSP).
-V rámci další práce se počítá s využitím RTOS (Free RTOS) a implementací protokolu TCP namísto protokolu UDP, případně zvýšení rychlsoti na 1Gbit, bude-li to třeba. Počítáno je rovněž s rozšířením aplikace v Pythonu - větší možnosti konfigurace a GUI.
+V rámci další práce se počítá s využitím RTOS (Free RTOS) a implementací protokolu TCP namísto protokolu UDP, případně zvýšení rychlosti na 1Gbit, bude-li to třeba. Počítáno je rovněž s rozšířením aplikace v Pythonu - větší možnosti konfigurace a GUI.
 Použitá vývojová prostředí: Spyder (Python), Vivado, SDK Eclipse (C), Matlab

Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Rozdíly

Nástroje pro stránku