Diseño e implementación de nuevas funcionalidades en emulador de canal RF sobre dispositivo con multiprocesamiento asimétrico y lógica programable

Abstract

En la industria 4.0, se quiere fomentar el uso de tecnologías inalámbricas. Sin embargo, debido a la naturaleza de la propagación inalámbrica, aún es difícil cumplir con los requisitos de fiabilidad, latencia y determinismo que ofrecen las comunicaciones cableadas. Para evaluar el funcionamiento de las comunicaciones inalámbricas, es necesario realizar pruebas de campo, lo que supone un aumento del coste total. Otra opción es hacer uso de un emulador de canal, ahorrando el coste. Este Trabajo de Fin de Máster se centra en el diseño e implementación de nuevas funcionalidades en un emulador de canal RF sobre una tarjeta de desarrollo con multiprocesamiento asimétrico y lógica programable. Se utiliza una tarjeta de la familia Zynq Ultrascale+ con un procesador Cortex A53 con un Linux para tareas generales y un Cortex R5 para tareas con requisitos de tiempo, haciendo uso del framework openAMP e implementando el emulador de canal en la FPGA de la tarjeta. Se realiza un análisis de las tecnologías relacionadas al emulador, al igual que el estudio del propio emulador. Se detalla el desarrollo de las nuevas funcionalidades desde el diseño hasta la evaluación mediante diferentes pruebas.

4.0 industrian, haririk gabeko teknologien erabilera sustatu nahi da. Hala ere, haririk gabeko hedapenaren izaera dela eta, oraindik zaila da komunikazio kableatuek eskaintzen dituzten fidagarritasun, latentzia eta determinismo baldintzak betetzea. Haririk gabeko komunikazioen funtzionamendua ebaluatzeko, kanpo-probak egin behar dira, eta horrek kostu osoa handitzea dakar. Beste aukera bat kanal-emuladore bat erabiltzea da, kostua aurreztuz. Master Amaierako Lan hau multiprozesamendu asimetriko eta logiko programagarria duen garapen-txartel baten gainean RF kanaleko emuladore batean funtzionalitate berriak diseinatzean eta inplementatzean oinarritzen da. Zynq Ultrascale+ familiako txartel bat erabiltzen da, Cortex A53 prozesadore batekin, Linux batekin, zeregin orokorretarako, eta Cortex R5 txartel batekin, denbora-eskakizunak dituzten zereginetarako, openAMP framework-a erabiliz eta txartelaren FPGAn kanal-emuladorea inplementatuz. Emuladorearekin lotutako teknologien azterketa egiten da, baita emuladorearen beraren analisia ere. Funtzionalitate berrien garapena zehazten da, diseinutik hasi eta proba desberdinen bidezko ebaluaziora arte.

In Industry 4.0, the use of wireless technologies is to be encouraged. However, due to the nature of wireless propagation, it is still difficult to meet the reliability, latency and determinism requirements offered by wired communications. To evaluate the performance of wireless communications, field testing is required, which increases the overall cost. Another option is to make use of a channel emulator, saving the cost. This Master's Thesis focuses on the design and implementation of new functionalities in an RF channel emulator on a development card with asymmetric multiprocessing and programmable logic. A Zynq Ultrascale+ family board with a Cortex A53 processor is used with a Linux for general tasks and a Cortex R5 for time-sensitive tasks, making use of the openAMP framework and implementing the channel emulator on the board's FPGA. An analysis of the technologies related to the emulator is carried out, as well as the study of the emulator itself. The development of the new functionalities is detailed from the design to the evaluation by means of different tests.