Abstract
In this research the TOF (time of flight) of ultrasonic signal is measured using Xilinx's Zynq SoC (system on chip). The TOF is calculated from the difference between periods during which RF (radio frequency) and ultrasonic signals come across a distance, and then travelling distance is obtained by multiplying the TOF by the ultrasonic speed in the air. For this purpose, a ultrasonic pulse is generated from a Zynq's internal ADC, a FIR (finite impulse response) filter, and a Kalman filter. And a RF reference pulse is generated from a RF interface. Based on baremetal multiprocessing, the Kalman filter and the RF interface are c-programmed on Zynq's dual processor cores, with other components fabricated on Zynq's FPGA. With this HW/SW co-design, both lower resource utilization and much smaller designing period were obtained than the HW design. As a design tool, Vivado IDE(integrated design environment) is used to design the whole signal processing system in hierarchical block diagrams.
본 연구에서는 Xilinx의 Zynq SoC (system on chip)를 이용하여 초음파 신호의 TOF (Time of Flight)를 측정한다. TOF는 특정 거리를 이동하는 데 소요되는 RF (radio frequency) 기준 신호와 초음파 신호의 시간차이로 부터 계산되고, 공기중 초음파의 속도를 곱하여 초음파 이동거리를 알아낸다. 이를 위해 Zynq의 내장 ADC, FIR (finite impulse response) 필터, Kalman 필터로부터 초음파 펄스를 생성하고, RF 인터페이스로부터 RF 기준펄스를 생성한다. Kalman 필터와 RF 인터페이스는 baremetal 멀티프로세싱에 의해 Zynq의 듀얼 프로세서 코어에 c-코드로 프로그래밍하고 나머지 구성 요소들은 Zynq의 FPGA 내에 설계하여, HW/SW co-design을 구현한다. 이를 통해 HW design에 비해 Zynq 자원의 가용률을 낮추고, 설계 시간을 대폭 줄일 수 있었다. 설계 툴로 Vivado IDE (integrated design environment)를 이용하여, 전체 신호처리 시스템을 계층적 블록 다이어그램의 형태로 설계하였다.