• 실천공학교육논문지
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• 제6권2호
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• pp.91-97
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• 2014

FPGA를 이용해서 다양한 멀티미디어 데이터 처리가 가능한 교육장비를 소개한다. 이 장비를 이용해서 영상인식 기반의 하드웨어 설계의 한 사례를 소개하고 그 설계를 기반으로 "FPGA를 이용한 디지털시스템 설계" 교과목의 교육 가능한 사례를 소개한다. 학생들에 의해서 새롭게 설계한 하드웨어를 본 FPGA를 이용해서 하드웨어 장비에 적용시키는 능력을 배양할 수 있고, 또한 개념 설계, 부분설계, 상세설계를 통해서 FPGA 기반 하드웨어의 창의적 종합설계 능력을 키울 수 있다. 그리고 오디오 코덱을 제어하는 부분은 FPGA내에 있는 소프트 마이크로프로세서인 NIOS II를 이용해서 한 칩에 디지털 하드웨어와 마이크로컨트롤러를 결합한 SOC 설계 능력을 키울 수 있다. 또한, 무선통신, Labivew와 FPGA 설계 능력을 결합하는 적용능력도 키울 수 있다.

• 실천공학교육논문지
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• 제8권2호
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• pp.111-120
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• 2016

여러 가지 센서를 이용한 IOT(Internet Of Thing) 시스템의 FPGA 설계용 교육장비를 소개한다. 센서들은 다양한 출력 방식을 가지고 있어서 출력 방식에 따른 센서 인터페이스 컨트롤러를 FPGA 상에서 설계가 필요하다. 본 장비는 아날로그 출력인 경우에 FPGA(Field Programmable Gate Array)내에 있는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 방식과 디지털 출력인 경우에 $I^2C$(Inter-Integrated Circuit), SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 통신방식 및 GPIO(General-Purpose Input/Output)를 통해 사용한 방식에 따른 여러 가지 센서 인터페이스 컨트롤러의 설계가 가능하다. 이미지 센서를 이용해서 영상 처리 하드웨어 설계가 가능하고 더불어 영상 및 영상처리 결과를 모니터에 출력하는 VGA(Video Graphics Array) 컨트롤러 설계도 가능하다. 본 장비는 유,무선 네트워크에 통신이 가능한 IOT 시스템을 위해서 한 칩에 디지털 하드웨어와 Linux System을 결합한SOC(System on Chip) 설계가 가능하다. 이 장비를 이용해서 "이미지센서 기반의 하드웨어 설계와 가속도센서 기반의 하드웨어 설계"의 사례를 소개하고 그 설계를 기반으로 "FPGA를 이용한 디지털시스템 설계" 교과목의 교육 가능한 사례를 소개한다. 학생들에 의해서 새롭게 설계한 하드웨어를 본 FPGA를 이용해서 하드웨어 장비에 적용시키는 능력을 배양할 수 있고, 또한 개념설계, 부분설계, 상세설계를 통해서 FPGA 기반 하드웨어의 창의적 종합설계 능력을 키울 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권4호
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• pp.84-92
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• 2002

최근의 FPGA는 매우 높은 집적도와 빠른 동작속도 때문에 많은 응용분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나, FPGA에 구현된 설계를 디버깅하는 과정은, FPGA의 내부에 존재하는 수많은 신호선들을 탐침하는 과정이 매우 오랜 시간을 요하는 FPGA 재-컴파일을 최소 수 차례 이상 필요로 함으로서 많은 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는, 이와 같은 FPGA 디버깅의 문제점을 분석하고, 새로운 디버깅 방법을 제안한다. 제안되는 방법은 FPGA 내부에 존재1차는 모든 신호선들에 대한 100% 탐침을 한 차례의 FPGA 재-컴파일과정 없이도 수행하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 한번의 FPGA 컴파일 과정으로 최소 한 개의 설계 오류를 찾을 수 있도록 한다. 본 논문에서 제안된 방법은 실험을 통하여서도 매우 효과적이며 실용적임이 확인되었다.

• 반도체공학회 논문지
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• 제1권1호
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• pp.1-8
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• 2023

본 논문에서는 High-Level Synthesis(HLS)을 이용하여, 차세대 양자내성암호인 Crystals-Kyber를 하드웨어 가속기로 설계하여 FPGA에 구현하였으며, 성능 분석결과 우수성을 제시한다. Crystals-Kyber 알고리즘을 Vitis HLS 에서 제공하는 여러 Directive 를 활용해서 최적화 설계를 진행하고, AXI Interface 를 구성하여 FPGA-기반 양자내성암호 하드웨어 가속기를 설계하였다. Vivado 툴을 이용해서 IP Block Design 를수행하고 ZYNQ ZCU106 FPGA 에 구현하였다. 최종적으로 PYNQ 프레임워크에서 Python 코드로 동영상 촬영 및 H.264 압축을 진행한 후, FPGA 에 구현한 Crystals-Kyber 하드웨어 가속기를 사용해서 동영상 암호화 및 복호화 처리를 가속화하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.259-266
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• 2021

USB 버스는 편리하게 사용할 수 있고 빠르게 데이터를 전송하는 장점이 있어서, FPGA 개발보드와 PC 사이의 표준적인 인터페이스이다. 본 논문에서는 Cypress FX3 USB 3 브릿지 칩에 대한 slave FIFO 인터페이스를 사용하여 FPGA 검증 시스템을 구현하였다. slave FIFO 인터페이스 모듈은 FIFO 구조의 호스트 인터페이스 모듈과 마스터 버스 제어기와 명령 해독기로 구성되며, FX3 브릿지 칩에 대한 스트리밍 데이터 통신과 사용자 설계 회로에 대한 메모리 맵 형태의 입출력 인터페이스를 지원한다. 설계 검증 시스템에는 Cypress FX3 칩과 Xilinx Artix FPGA (XC7A35T-1C5G3241) 칩으로 구성된 ZestSC3 보드가 사용되었다. C++ DLL 라이브러리와 비주얼 C# 언어를 사용하여 개발한 GUI 소프트웨어를 사용하여, 사용자 설계 회로에 대한 FPGA 검증 시스템이 다양한 클록 주파수 환경에서 올바로 동작함을 확인하였다. 설계한 FPGA 검증 시스템의 slave FIFO 인터페이스 회로는 모듈화 구조를 갖고 있어서 메모리맵 인터페이스를 갖는 다른 사용자 설계 회로에도 응용이 가능하다.

• 정보보호학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.131-138
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• 2011

기존의 FPGA기반 DES 전수조사 시스템은 비용대비 높은 성능을 가지고 있으나, 단일 FPGA에서 DES 알고리즘의 최적화 설계에 대한 연구는 미흡하다. 본 논문에서는 77개 Xilinx Virtex5-LX50 FPGA로 구성된 상용 FPGA 클러스터 시스템의 단일 FPGA에 최적화된 하드웨어 DES를 제안한다. 이를 위해서 DES 코어의 파이프라인 수, DES 코어 수, DES 코어의 동작 주파수 등에 따른 설계 공간 탐색을 수행하여 단일 FPGA에 333MHz로 동작하는 16개의 DES 코어를 집적했다. 또한, 각 FPGA에 공급되는 전력의 제한으로 인한 성능 하락을 줄이기 위해서 저전력 설계를 적용하여 333MHz로 동작하는 8개의 DES 코어를 집적했다. 제안된 DES을 상용 시스템에 적용할 경우, 각각 최대 2.03일과 4.06일 안에 DES 키를 찾을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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• 한국멀티미디어학회 2004년도 춘계학술발표대회논문집
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• pp.405-408
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• 2004

본 논문에서는 FPGA와 마이크로프로세서를 이용하여 One Board화된 무선 콘트롤러 시스템의 기저대역부를 설계 하였다. 송신부에서는 컴퓨터와 연결된 마이크로프로세서부에서 컴퓨터를 통해 입력된 데이터를 병렬로 FPGA부로 전송하여 PN_code를 이용한 대역확산 거쳐 전송하고, 수신부에서는 대역역확산를 사용하여 데이터를 다시 수신측 마이크로프로세서를 통해 확인하였다. FPGA 설계는 Xilinx사의 FPGA 디자인 툴인 Xilinx Foundation3.1을 사용하였으며, FPGA configuration을 위한 타이밍 시뮬레이션을 수행하였고. Xilinx사의 SPARTAN2 2S100PQ208칩에 downloading 한 후 Agilent사의 1681A logic analyzer를 사용하여 설계된 회로의 동작을 확인 하였다. 또한 데이터의 입출력을 CPU부를 통해 컴퓨터에서 모니터링 할 수 있도록 설계하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권6호
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• pp.70-76
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• 2015

본 논문은 FPGA 내부의 경계 스캔 체인을 자가 테스트 회로로써 재활용하기 위한 FPGA 자가 테스트 회로 설계 기술을 소개한다. FPGA의 경계 스캔 체인은 테스트나 디버깅 기능뿐만 아니라 각 셀에 연결되어 있는 입출력 핀의 기능을 설정하기 위해서도 사용되기 때문에 일반적인 칩의 경계 스캔 셀보다 매우 크다. 따라서, 본 논문에서는 FPGA 경계 스캔 셀의 구조를 분석하고 소수의 FPGA 로직과 함께 테스트 패턴 생성과 결과 분석이 가능하도록 설계한 BIST(built-in-self-test) 회로를 제시한다. FPGA의 경계 스캔 체인을 자가 테스트를 위하여 재사용함으로써 면적 오버헤드를 줄일 수 있고 보드상에서 프로세서를 사용한 온-라인(on-line) 테스트/모니터링도 가능하다. 실험을 통하여 오버헤드 증가량과 시뮬레이션 결과를 제시한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.2071-2077
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• 2010

본 논문에서는 이미지 센서와 외부의 구성요소 들과의 정합 모듈을 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 설계하였다. 일반적으로, 저준위 이미지의 데이터를 동기화하기 위하여 SRAM이 요구된다. 본문에서는 신호와 픽셀 단위의 크기를 가진 이미지 신호를 동기화하기 위하여 FPGA를 사용하여 인터페이스의 정합 모듈을 설계함을 목적으로 한다. 본 논문에서는 픽셀 단위로 구현함으로써 고화질의 이미지를 얻을 수 있다. 사용한 이미지 센서와 TFT-LCD의 동작 주파수는 각각 50MHz와 6.5MHz이다. 또한, 구현한 대부분의 제어부는 FPGA에 내장되어 있고 Altera사의 Quartus II 저작도구를 사용하였으며, 설계된 논리 게이트의 수는 33,216 개다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.115-121
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• 2023

RISC-V는 오픈소스 명령어집합 아키텍처로, 누구나 자유롭게 RISC-V 마이크로프로세서를 설계하고 구현할 수 있다. 본 논문에서는 RISC-V 아키텍처를 설계하고 시뮬레이션한 후, FPGA에 구현 및 합성하고 로직아날라이저(ILA)를 이용하여 검증하였다. RISC-V 코어는 SystemVerilog로 작성되어 효율적인 설계와 높은 재사용성을 나타내며, 다양한 응용 분야에서 사용 가능하다. Vivado를 사용하여 Ultra96-V2 FPGA보드에 합성함으로써 RISC-V 코어를 하드웨어로 구현하였고, 통합로직아날라이저(ILA)를 통해 설계의 정확성과 동작을 검증하였다. 실험 결과, 설계된 RISC-V 코어는 기대한 동작을 수행함을 확인하였으며, 이러한 연구 결과는 RISC-V 기반 시스템 설계와 검증에 중요한 기여를 할 수 있다.