Yleiskäyttöisen FPGA-moduulin sekä sovelluskohtaisen emolevyn suunnittelu, toteutus ja testaus: Diplomityö

VTT:n Optisten laitteiden ja mittausratkaisujen osaamiskeskuksessa käytetään usein mittaus- ja ohjaussovelluksissa modulaarisia järjestelmiä. Modulaarisuus tuo suuret edut tutkimuksessa, koska aikaisemmin suunniteltuja osia pystytään vaivattomasti käyttämään uudelleen ja näin voidaan tehokkaammin keskittyä uuden tekniikan kehitykseen. Kehitettävät järjestelmät vaativat usein reaaliaikaista ohjausta ja mittatiedonkäsittelyä, mihin on yleensä käytetty kaupallisia FPGA-moduuleja. Kehitettävässä uudessa mittausjärjestelmässä on tarve tehokkaammalle FPGA-piirille kuin mitä edellisessä järjestelmän versiossa oli käytössä. Havaittiin myös, että aiemmin käytössä olleen kaupallisen FPGA-moduulin kehitys on lopetettu. Myöskään toista sopivaa kaupallista moduulia ei kyetty löytämään, joten todettiin jatkon kannalta olevan parasta kehittää uusi moduuli talon sisäisesti. Tällä katsottiin lisäksi varmistettavan tulevaisuudessa uusien moduulien kehitys ja niiden keskinäinen yhteensopivuus. Tässä diplomityössä suunniteltiin ja toteutettiin Alteran Cyclone III FPGA -piiriin pohjautuva yleiskäyttöinen ja skaalautuva FPGA-moduulin prototyyppi, joka on tarkoitettu soveltumaan erityisesti ohjelmistoprosessoreja hyödyntäviin mittaus- ja ohjaussovelluksiin. Tavoitteina moduulin kehitystyössä olivat yleiskäyttöisyys, pieni koko, soveltuvuus teollisuuden olosuhteisiin sekä alhainen hintataso. Lisäksi työssä suunniteltiin ja toteutettiin tätä moduulia hyödyntävän myöhemmin kehitettävän mittausjärjestelmän vaatimuksia vastaava emolevy. Työssä tehtiin myös kattava testaus suunnitellulle moduulille ja emolevylle erilaisilla FPGA-konfiguraatioilla. Työn tuloksena saatiin toimiva, mutta lisäkehitystä tarvitseva prototyyppi FPGA-moduulista ja toimiva sovelluskohtainen emolevy. Lisäksi työssä pohdittiin tarvittavia kehityskohteita seuraavaa FPGA-moduulin versiota varten.