CandidatoCandidatoDuccio PicinottiDuccio Picinotti

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENAUNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SIENAFACOLTÀ DI INGEGNERIAFACOLTÀ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea di 1° livello in Ingegneria dell’AutomazioneCorso di Laurea di 1° livello in Ingegneria dell’Automazione

Tesi di LaureaTesi di Laurea

RelatoreRelatoreProf. Ing. Massimo AliotoProf. Ing. Massimo Alioto

A.A. 2005/2006A.A. 2005/2006

IntroduzioneIntroduzione

Aspetti softwareAspetti software Scrittura codice VHDL per descrizione hardware Scrittura codice VHDL per descrizione hardware

logica digitale: logica digitale: 1.1. acquisizione segnali dai sensoriacquisizione segnali dai sensori

2.2. elaborazione statistica datielaborazione statistica dati

3.3. generazione codici controllo correttezzagenerazione codici controllo correttezza

4.4. generazione toni trasmissionegenerazione toni trasmissione

Scrittura codice Visual Basic per ricezione:Scrittura codice Visual Basic per ricezione:1.1. decodifica toni audio in ricezionedecodifica toni audio in ricezione

2.2. controllo, memorizzazione e visualizzazione daticontrollo, memorizzazione e visualizzazione dati

Scrittura codice ASP per pubblicazione dati su Scrittura codice ASP per pubblicazione dati su InternetInternet

FPGAFPGA1.1. numero macrocelle altonumero macrocelle alto

2.2. velociveloci

3.3. consumi elevaticonsumi elevati

4.4. memoria volatilememoria volatile

CPLDCPLD1.1. numero macrocelle bassonumero macrocelle basso

2.2. meno velocimeno veloci

3.3. bassi consumibassi consumi

4.4. memoria non-volatilememoria non-volatile

Logiche digitali programmabiliLogiche digitali programmabili

CPLDCPLD

8 led8 led

8 switch8 switch

4 pulsanti4 pulsanti

displaydisplayAltera Max II EPM1270T144C5Altera Max II EPM1270T144C5

JTAGJTAG

RS 232RS 232

pinspins

Scheda CPLD: GFEC Max II Starter KitScheda CPLD: GFEC Max II Starter Kit

AlimentazioneAlimentazione5V5V

16 MHz16 MHzclockclock

Linguaggio VHDLLinguaggio VHDL

Linguaggio di descrizione HW per logiche digitaliLinguaggio di descrizione HW per logiche digitali Vantaggi programmazione VHDLVantaggi programmazione VHDL

1.1. indipendenza dalla tecnologiaindipendenza dalla tecnologia

2.2. caratteristiche di alto livellocaratteristiche di alto livello

3.3. progettazione gerarchicaprogettazione gerarchica

4.4. modularitàmodularità

Approccio sincrono: segnali I/O sincronizzati con il Approccio sincrono: segnali I/O sincronizzati con il clock di riferimentoclock di riferimento

Programma usato: Quartus II 6.0 SP1Programma usato: Quartus II 6.0 SP1

Programma VHDL in trasmissioneProgramma VHDL in trasmissione

DE

BO

UN

CE

DE

BO

UN

CE

temptemp

dirdir

velvel

WINDWIND

DIRDIR

FREQFREQ

TEMPTEMP

FREQFREQ

VELVEL

WINDWIND

ENABLEENABLE

WINDWIND

TXTX

portanteportante

radio_txradio_tx

portante_Vportante_V

WINDWIND

BIT_PBIT_P

WINDWIND

CHOOSECHOOSE

WINDWIND

CALCCALC

CLOCKCLOCK

DIV 1DIV 1

CLOCKCLOCK

DIV 16DIV 16

WINDWIND

CONSTCONST

WINDWIND

CLOCKCLOCK

Esempio di codice VHDL: wind_enableEsempio di codice VHDL: wind_enable

Statistiche utilizzo CPLDStatistiche utilizzo CPLD

RisorsaRisorsa UtilizzoUtilizzo

Total logic elementsTotal logic elements Combinational with no registerCombinational with no register Register onlyRegister only Combinational with a registerCombinational with a register

1.122 / 1.270 (88%)1.122 / 1.270 (88%)592592

3232498498

Logic elements by modeLogic elements by mode normal modenormal mode synchronous clear/load modesynchronous clear/load mode asynchronous clear/load modeasynchronous clear/load mode

547547157157245245

Total LABs (Logic Array Blocks)Total LABs (Logic Array Blocks) 118 / 127 (93%)118 / 127 (93%)

I/O pinsI/O pins Clock pinsClock pins

18 / 116 (16%)18 / 116 (16%)11

Maximum fan-outMaximum fan-out 384384

Average fan-outAverage fan-out 3,883,88

Programma “Anemometro 1.0” in ricezioneProgramma “Anemometro 1.0” in ricezione Uso di Visual Basic 6.0 SP6 Uso di Visual Basic 6.0 SP6 File di inizializzazioneFile di inizializzazione

sensibilità decodificasensibilità decodifica protocollo di trasmissioneprotocollo di trasmissione

Analisi codice Visual Basic:Analisi codice Visual Basic:1.1. acquisizione e campionatura segnale audioacquisizione e campionatura segnale audio

2.2. processamento real-time con 2 buffer acquisizioneprocessamento real-time con 2 buffer acquisizione

3.3. decodifica con FFT a spettro mobiledecodifica con FFT a spettro mobile

4.4. controllo correttezza messaggio con bit di parità di controllo correttezza messaggio con bit di parità di riga e colonna, “Codici di ridondanza di blocco”riga e colonna, “Codici di ridondanza di blocco”

5.5. immissione dati in un databaseimmissione dati in un database

6.6. visualizzazione storico nei graficivisualizzazione storico nei grafici

Applicativo in funzione nella dimostrazione praticaApplicativo in funzione nella dimostrazione pratica

Pubblicazione opzionale dati su InternetPubblicazione opzionale dati su Internet

Scopo: aumentare bacino d’utenza del servizioScopo: aumentare bacino d’utenza del servizio Uso del linguaggio di programmazione ASPUso del linguaggio di programmazione ASP

Webserver IISWebserver IIS ADSL flatADSL flat servizio di redirect (indirizzo web fisso con IP dinamico)servizio di redirect (indirizzo web fisso con IP dinamico)

Analisi codice ASP:Analisi codice ASP:1.1. ricerca dati mediante query SQL nel database ricerca dati mediante query SQL nel database

condiviso col programma Visual Basiccondiviso col programma Visual Basic2.2. visualizzazione dati giornalieri, ultimi 2 giorni, mensile, visualizzazione dati giornalieri, ultimi 2 giorni, mensile,

annuoannuo3.3. query SQL per test diagnosticiquery SQL per test diagnostici4.4. visualizzazione velocità giornaliera max visualizzazione velocità giornaliera max 5.5. visualizzazione tabella con i dativisualizzazione tabella con i dati6.6. visualizzazione grafici con gli storicivisualizzazione grafici con gli storici

Test e risultati ottenuti sul campoTest e risultati ottenuti sul campo

Test in laboratorio con scheda FLEX10KTest in laboratorio con scheda FLEX10K1.1. prove blocco per bloccoprove blocco per blocco

2.2. prove con generatori da bancoprove con generatori da banco

3.3. prove con simulatore simwind su porta parallelaprove con simulatore simwind su porta parallela

Test sul campo in loc. Gorello: errore di TX 0,1%Test sul campo in loc. Gorello: errore di TX 0,1%

Decollo Monte Lignano

Lat: N 43°24’17.6”

Long: E 11°52’58.2”

Alt: 838 m s. l. m.

Atterraggio Gorello

Lat: N 43°23’55.5”

Long: E 11°51’17.8”

Alt: 297 m s. l. m.

Caratteristiche e requisiti tecniciCaratteristiche e requisiti tecnici

Tempo fase acquisiz. datiTempo fase acquisiz. dati 60 s60 s

Tempo fase trasmissioneTempo fase trasmissione 3 s3 s

Numero max di invii per oraNumero max di invii per ora 57 invii / ora57 invii / ora

Velocità max del ventoVelocità max del vento 63,5 Km/h63,5 Km/h

Risoluzione velocità ventoRisoluzione velocità vento 0,5 Km/h0,5 Km/h

Risoluzione direzioneRisoluzione direzione ±45 °±45 °

Temperatura maxTemperatura max 55,5 °C55,5 °C

Temperatura minTemperatura min - 8 °C- 8 °C

Requisiti PCRequisiti PC Pentium III o superiorePentium III o superioreScheda audio (line-in o mic)Scheda audio (line-in o mic)

O.S. Windows 98 o superioreO.S. Windows 98 o superiore

Requisiti opzionaliRequisiti opzionali ADSL flatADSL flatServizio di redirect (no-ip)Servizio di redirect (no-ip)

ConclusioniConclusioni

Progetto hobbistico open-source non commercialeProgetto hobbistico open-source non commerciale Fasi del lavoro:Fasi del lavoro:

1.1. scrittura codice VHDL per la trasmissionescrittura codice VHDL per la trasmissione

2.2. scrittura codice VB per la ricezionescrittura codice VB per la ricezione

3.3. scrittura codice ASP per la pubblicazione su Internetscrittura codice ASP per la pubblicazione su Internet

Risultati sul campo soddisfano e superano le Risultati sul campo soddisfano e superano le specifiche inizialispecifiche iniziali

Ringraziamenti: Franco Languasco per programma Ringraziamenti: Franco Languasco per programma open-source open-source DecotoniDecotoni in Visual Basic in Visual Basic