• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.464-466
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• 2019

원자력 발전소에 사용되는 제어기는 높은 신뢰도를 요구한다. 한국형 디지털 원자력 발전소인 APR1400 (Advanced Power Reactor 1400)을 비롯하여, 과거 많은 원자력 발전소에 FPGA (Field Programmable Gate Array)와 CPLD (Complex Programmable Logic Device, 이하 FPGA로 통칭)가 포함된 제어기가 적용되고 있다. 적용 초기에는 FPGA를 일반적인 IC (Integrated Circuit)처럼 기기검증 및 성능시험으로만 검증을 하였다. 이후 90년대에 들어 FPGA검증에 대한 연구가 시작되면서, FPGA가 칩이 되기 전까지를 소프트웨어로 간주하여 IEEE 1012-2004를 적용하여 소프트웨어 확인 및 검증을 하였다. 현재에는 유럽표준인 IEC 62566을 적용하여 많은 검증을 하고 있다. 이 방법은 현재까지 가장 현명한 방법으로 평가 받고 있다. 이유는 기존의 검증 방법에서 문제가 되었던 SoC (System on Chip)의 특징을 검증하는 방법을 충분히 적용하였기 때문이다. 하지만, IEC 62566은 유럽 표준으로 아직 미국에서는 채택을 하지 않고 있으며, FPGA에 대해서는 IEEE 1012를 적용하는 것을 유지하고 있다. IEEE 1012-2004나 IEC 62566은 기술 표준으로 실무에서는 다양한 방법을 적용하여 기술 표준을 충족시켜서 적용하고 있다. 이 논문에서는 SoC의 검증 방법이 적용된 원자력 안전등급 FPGA에 대한 검증 방법의 절차 및 중요사항에 대해 설명하고자 한다.

• 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.

• 정보처리학회논문지A
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• 제14A권3호
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• pp.141-146
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• 2007

본 논문에서는 FPCA 기반의 시뮬레이션가속을 통한 함수적 검증에서 매 설계오류의 수정 과정에서 필수적으로 진행되어야 하였던 긴 FPGA 컴파일 시간에 의한 오랜 디버깅턴어라운드시간을 단축할 수 있는 FPGA 컴파일 회피를 통한 효과적인 시뮬레이션가속 방법을 제시하였다. 마이크로컨트롤러 설계의 함수적 검증에 제안된 방법을 적용한 결과, 본 논문에서 제안된 방법이 시뮬레이션가속의 높은 시뮬레이션 수행 속도를 유지하는 동시에 디버깅턴어라운드시간도 크게 단축할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.792-802
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• 2016

최근 사용이 늘어나고 있는 멀티밴드 사운드바 설계 시, 설계검증은 시뮬레이션으로 확인이 되지 않거나 되기 힘든 검증요소들이 다수 존재한다. 따라서 본 논문에서는 프로세서 내장 사운드바 SoC를 위한 FPGA 검증시스템을 구현하였다. 이를 통해 설계단계의 시뮬레이션으로 검증할 수 없는 실시간 성능테스트와 청취테스트를 실시간 검증하였다. 즉, 구현된 FPGA 검증시스템을 이용해서 SNR, THD+N, 주파수응답과 같은 정량적 항목들의 측정 및 청취테스트를 시행하였고, 테스트 결과가 설계목표를 만족함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.131-134
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• 2007

본 논문에서는 알고리즘의 테스트 패턴중 하나인 1D-CZP패턴의 하드웨어 구현을 제안한다. FPGA를 통한 알고리즘 검증 시 센서로부터 받아들이는 정보로만은 알고리즘의 완벽한 장상작동 유무를 판단하기 어렵기 때문에, 내부 패턴 Generator를 사용하여 센서의 정보와 함께 알고리즘의 정상작동 유무를 판단하게 된다. 본 논문은 필터의 주파수 특성 판단에 용이하며, 입력이 랜덤한 특징을 가지는 1D-CZP패턴을 ROM Table형태로 구현하며, 구현 시 사용되는 Modulus연산을 효율적으로 수정함으로, 하드웨어 사이즈가 작아진 1D-CZP패턴을 제안한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권2호
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• pp.91-103
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• 2002

다수의 FPGA로 구성된 에뮬레이터에서 FPGA간의 연결구조와 신호의 전송방법은 에뮬레이터의 확장성과 검증속도를 결정하는 중요한 요소이다. 기존의 에뮬레이터는 검증 대상이 되는 회로의 크기가 커짐에 비례하여 에뮬레이션의 속도가 현저하게 느려지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 자원이용률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 에뮬레이션의 속도도 크게 높일 수 있는 새로운 에뮬레이터 구조를 제안한다. 제안되는 에뮬레이터는 계층적인 환형 토폴로지 구조를 가지고 파이프라인의 환형으로 FPGA들을 연결하여 FPGA의 핀한곌르 극복하고, 이와 같은 연결구조를 이용하여 다양한 IP들의 통합도 매우 용이하게 함으로써 설계검증 난이도가 설계자의 검증 능력을 쉽게 초과할 수 있는 시스템 수준에서의 검증도 최소한 수십 ㎒ 속도의 에뮬레이션으로 효과적으로 가능하게 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권2호
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• pp.470-481
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• 2016

Field-programmable gate arrays (FPGAs) have received much attention from the nuclear industry as an alternative platform to programmable logic controllers for digital instrumentation and control. The software aspect of FPGA development consists of several steps of synthesis and refinement, and also requires verification activities, such as simulations that are performed individually at each step. This study proposed an integrated software-testing framework for simulating all artifacts of the FPGA software development simultaneously and evaluating whether all artifacts work correctly using common oracle programs. This method also generates a massive number of meaningful simulation scenarios that reflect reactor shutdown logics. The experiment, which was performed on two FPGA software implementations, showed that it can dramatically save both time and costs.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권2호
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• pp.24-30
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• 2009

본 논문에서는 3GPP(Third Generation Partnership Project) Release 7 eHSPA(High Speed Packet Access for Evolution) UE(User Equipment) FDD(Frequency Division Duplex) 규격을 만족하는 단말 모뎀의 FPGA(Field Programmable Gate Array) 플랫폼 설계 및 이를 기반으로 한 효율적인 검증 방법에 대해 제안한다. 구현된 FPGA 모뎀 플랫폼은 물리 계층 지원을 위한 모뎀 보드, MCU(Micro Controller Unit)와 DSP(Digital Signal Processor) 코어로 구성되어 모뎀 보드를 제어를 위한 제어 보드, 그리고 RF(Radio Frequency) 및 기타 장비 접속을 위한 주변장치(Peripheral) 보드 등으로 구성된다. 그리고 검증 단계는 하드웨어-소프트웨어 연동 상관 정도에 따라 단순 기능 검증, 시나리오 검증 그리고 호 처리 및 시스템 성능 검증 등으로 규정화하여 진행되었고, 실제 구현적인 측면으로 저 전력 SoC(System On a Chip)를 위한 에뮬레이션 검증 기법도 제안한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제35권5호
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• pp.231-236
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• 2008

본 논문에서는 FPGA 기반와 논리 회로를 에뮬레이션 하는 저비용 플랫폼인 LAPG-2의 구조 설계와 구현을 제안한다. 본 논문에서 제안한 에뮬레이션 플랫폼은 기존에 제안 LAPG(logic Analyzer and Pattern Generator)의 성능을 향상시키고, 더 많은 기능을 추가하였다. 따라서, LAPG-2는 기존 LAPG의 향상된 버전이라고 할 수 있다. 본 논문에서 제안한 LAPG-2는 크게 FPGA 기반 하드웨어 엔진과 에뮬레이션을 구동하고 결과를 모니터링 할 수 있는 소프트웨어 부분으로 구성된다. 호스트 컴퓨터와 FPGA 보드 사이의 양방향 직렬 통신 링크를 통한 새로운 통신 프로토콜을 제안함으로써 효과적인 상호 작용할 수 있는 검증 환경을 제공한다. 실험 결과, 본 논문에서 제안한 에뮬레이션 방법은 다른 방식들과 비교했을 때, $55%{\sim}99%$의 통신 오버헤드 절감 효과를 얻었다. 하드웨어 면적의 경우는, 간단한 회로보다 입출력 포트 수가 많은 복잡한 회로에서 보다 더 효율적이었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권12호
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• pp.1914-1919
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• 2021

첨단산업의 발전에 따라 영상처리 하드웨어의 연구는 필수적이고, 실제 칩 동작을 위해서는 게이트 수준의 타이밍 검증이 필요하다. 이를 위해 주로 FPGA 기반 검증이 이루어지는데 기존에는 DDR3 메모리 인터페이스를 적용했지만, 최근에는 FPGA 스펙이 향상되면서 DDR4 메모리가 사용된다. 이 때 기존에 사용하던 메모리 인터페이스를 적용하면 CPU와 메모리의 성능 차이에 의한 신호들의 타이밍 불일치가 발생하기 때문에 사용할 수 없다. 본 논문에서는 기존 인터페이스 시스템 FSM의 State 최적화를 통해 문제를 해결하고, 이 과정에서 AXI Data Width 수정을 통해 데이터 읽기 속도를 2배 증가시킨다. 실제 사례 분석을 위해 Xilinx 사의 SoC보드 중 DDR3 메모리를 사용하는 ZC706과 DDR4 메모리를 사용하는 ZCU106을 사용한다.