Linux embebido en un soft-processor Microblaze

Los sistemas embebidos son sistemas dedicados a una única tarea, es por ello que se los llama "sistemas de propósitos específicos". En la actualidad, los sistemas embebidos han logrado un gran auge gracias a sus diferentes campos de aplicaciones y sus bajos costos comparados con sistemas tradicionales [4, 12]. Es muy común el uso cotidiano de sistemas embebidos, ya sea en electrónica de consumo (lavarropas, heladeras, microondas, relojes, consolas de juegos, control remoto, cámaras de video, fax, CD, DVD, GPS, televisión digital), en sistemas de comunicación (sistemas de telefonía, contestadores, celulares, beepers, PDAs, routers), en automóviles (inyección electrónica, frenos, elevadores de vidrios, control de asientos, instrumentación, seguridad), en la industria (instrumentación, monitoreo, control, robótica, control de tráfico, manejo de códigos de barras, ascensores), en medicina (monitores cardíacos, renales y de apnea, marcapasos, máquina de diálisis), entre otros [7]. Por esto, hoy en día, se ha adoptado un nuevo paradigma de diseño de bajo costo el cual ha mostrado gran eficiencia al ser dedicado a una tarea específica, dado que solo se diseñan e implementan los módulos que se van a utilizar y por tanto se usa el hardware estrictamente necesario. Además puede ser optimizado en cualquier momento ya que en la mayoría de las ocasiones, es implementado sobre dispositivos que pueden ser reprogramados. Es así como los sistemas embebidos son la primera opción en el campo de la ingeniería para la solución de problemas específicos. Si un sistema embebido ofrece grandes ventajas, estas serán mayores si se cuenta con un sistema operativo que le brinde al usuario una mayor facilidad a la hora de trabajar y crear un sistema especializado mucho más robusto. Esto se ha logrado gracias a que se cuenta con el sistema operativo Linux, uno de los más estables y difundidos, que puede ser portado a este tipo de hardware a través de diferentes distribuciones (VxWorks, BlueCat, MontaVista linux, ThreadX, uC/OS-II o uClinux, entre otros) a una arquitectura Microblaze de Xilinx en FPGA [1,3,4].Eje: Arquitectura, Redes y Sistemas OperativosRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Implementation and Applications of Logarithmic Signal Processing on an FPGA

This thesis presents two novel algorithms for converting a normalised binary floating point number into a binary logarithmic number with the single-precision of a floating point number. The thesis highlights the importance of logarithmic number systems in real-time DSP applications. A real-time cross-correlation application where logarithmic signal processing is used to simplify the complex computation is presented. The first algorithm presented in this thesis comprises two stages. A piecewise linear approximation to the original logarithmic curve is performed in the first stage and a scaled-down normalised error curve is stored in the second stage. The algorithm requires less than 20 kbits of ROM and a maximum of three small multipliers. The architecture is implemented on Xilinx's Spartan3 and Spartan6 FPGA family. Synthesis results confirm that the algorithm operates at a frequency of 42.3 MHz on a Spartan3 device and 127.8 MHz on a Spartan6. Both solutions have a pipeline latency of two clocks. The operating speed increases to 71.4 MHz and 160 MHz respectively when the pipeline latencies increase to eight clocks. The proposed algorithm is further improved by using a PWL (Piece-Wise Linear) approximation of the transform curve combined with a PWL approximation of a scaled version of the normalized segment error. A hardware approach for reducing the memory with additional XOR gates in the second stage is also presented. The architecture presented uses just one 18k bit Block RAM (BRAM) and synthesis results indicate operating frequencies of 93 and 110 MHz when implemented on the Xilinx Spartan3 and Spartan6 devices respectively. Finally a novel prototype of an FPGA-based four channel correlation velocimetry system is presented. The system operates at a higher sampling frquency than previous published work and outputs the new result after every new sample it receives. The system works at a sampling frequency of 195.31 kHz and a sample resolution of 12 bits. The prototype system calculates a delay in a range of 0 to 2.6 ms with a resolution of 5.12 us