The Motion controllers provide the sophisticated performance and enhanced capabilities we can see in the movements of robotic systems. Several types of motion controllers are available, some based on the kind of overall control system in use. PLC (Programmable Logic Controller)-based motion controllers still predominate. The many peoples use MCU (Micro Controller Unit)-based board level motion controllers and will continue to in the near-term future. These motion controllers control a variety motor system like robotic systems. Generally, They consist of large and complex circuits. PLC-based motion controller consists of high performance PLC, development tool, and application specific software. It can be cause to generate several problems that are large size and space, much cabling, and additional high coasts. MCU-based motion controller consists of memories like ROM and RAM, I/O interface ports, and decoder in order to operate MCU. Additionally, it needs DPRAM to communicate with host PC, counter to get position information of motor by using encoder signal, additional circuits to control servo, and application specific software to generate a various velocity profiles. It can be causes to generate several problems that are overall system complexity, large size and space, much cabling, large power consumption and additional high costs. Also, it needs much times to calculate velocity profile because of generating by software method and don't generate various velocity profiles like arbitrary velocity profile. Therefore, It is hard to generate expected various velocity profiles. And further, to embed real-time OS (Operating System) is considered for more reliable motion control. In this paper, the structure of chip-based precision motion controller is proposed to solve above-mentioned problems of control systems. This proposed motion controller is designed with a FPGA (Field Programmable Gate Arrays) by using the VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) and Handel-C that is program language for deign hardware. This motion controller consists of Velocity Profile Generator (VPG) part to generate expected various velocity profiles, PCI Interface part to communicate with host PC, Feedback Counter part to get position information by using encoder signal, Clock Generator to generate expected various clock signal, Controller part to control position of motor with generated velocity profile and position information, and Data Converter part to convert and transmit compatible data to D/A converter.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.11
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pp.187-192
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2014
Various researches are performed to extract significant features from continuous images. The FAST algorithm has the simple structure for arithmetic operation and it is easy to extraction the features in real time. For this reason, the FPGA based hardware accelerator is implemented and widely applied for the FAST algorithm. The hardware accelerator needs the threshold to extract the features from images. The threshold is influenced not only the number of extracted features but also the total execution time. Therefore, the way of threshold control is important to stabilize the total execution time and to extract features as much as possible. In order to control the threshold, this paper proposes the PI controller. The function and performance for the proposed PI controller are verified by using test images and the PI control logic is designed based on Xilinx Vertex IV FPGA. The proposed scheme can be implemented by adding 47 Flip Flops, 146 LUTs, and 91 Slices to the FAST hardware accelerator. This proposed approach only occupies 2.1% of Flip Flop, 4.4% of LUTs, and 4.5% of Slices and can be regarded as a small portion of hardware cost.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.4B
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pp.298-305
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2003
In this paper, we proposed a high performance lookup controller for IP packet forwarding engine of ATM based label edge routers. The lookup controller is designed to provide services such as MPLS, VPN, ELL, and RT services as well as the best effort. For high speed searching for IP addresses, we employed a TCAM based hardware search device not using traditional algorithmic approaches. We also implement lookup control functions into FPGA for fast processing of packet header and lookup control. The proposed lookup controller is designed to support differenciated services for users and to process in pipelined mechanism for performance improvement. A two-step search scheme is also applied to perform lookup for the key combined with multi-field of packet header. We found that the proposed lookup controller provides the performance of about 16M packets per second through simulations.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.3
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pp.587-594
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2005
In the paper, after we propose a viterbi decoder which has multiple buffering and parallel processing decoding scheme through expanding time-divided imput signal, and map a FPGA, we implement a channel coding system together with PC-based software. Continuous input signal is buffered as order of decoding length and is parallel decoded using a high speed cell for viterbi decoding. Output data rate increases linearly with the cell formed the viterbi decoder, and flexible operation can be satisfied by programming controller and modifying input buffer. The tell for viterbi decoder consists of HD block for calculating hamming distance, CM block for calculating value in each state, TB block for trace-back operation, and LIFO. The implemented cell of viterbi decoder used 351 LAB(Logic Arrary Block) and stably operated in maximum 139MHz in APEX20KC EP20K600CB652-7 FPGA of ALTERA. The whole viterbi decoder including viterbi decoding cells, input/output buffers, and a controller occupied the hardware resource of $23\%$ and has the output data rate of 1Gbps.
The development of technology provides and increases security as well as convenience for humans. The development of new technology directly affects the standard of life thanks to smart home automatic control systems. This paper describes a door control, automatic curtain, home security (CCTV, fire, gas, safe, etc.), home control (energy, light, ventilation, etc.) and web-based smart home automatic controller. It also describes the use of ARM (Advanced RISC Machines) for automatic control of home equipment, a Multi-Axes Servo Controller using FPGA (Field Programmable Gate Array) and PLC (programmable logic controller). Additionally, it describes the development of a HTML editor using web auto control software. The tab loading time (7 seconds) is faster when using ARM-based web browser software instead of Chrome and Firefox is used because the browser has a small memory footprint (300M). This system is realized by web auto controller language which controls and uses PLCs that are easier than existing devices. This smart home automatic control technology can control smart home equipment anywhere and anytime and provides a remote interface through mobile equipment.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.8C
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pp.1113-1124
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2004
In this paper, we proposed a hardware(H/W) structure which can compress and recontruct the input image in real time operation and implemented it into a FPGA platform using VHDL(VHSIC Hardware Description Language). All the image processing element to process both compression and reconstruction in a FPGA were considered each of them was mapped into H/W with the efficient structure for FPGA. We used the DWT(discrete wavelet transform) which transforms the data from spatial domain to the frequency domain, because use considered the motion JPEG2000 as the application. The implemented H/W is separated to both the data path part and the control part. The data path part consisted of the image processing blocks and the data processing blocks. The image processing blocks consisted of the DWT Kernel fur the filtering by DWT, Quantizer/Huffman Encoder, Inverse Adder/Buffer for adding the low frequency coefficient to the high frequency one in the inverse DWT operation, and Huffman Decoder. Also there existed the interface blocks for communicating with the external application environments and the timing blocks for buffering between the internal blocks The global operations of the designed H/W are the image compression and the reconstruction, and it is operated by the unit of a field synchronized with the A/D converter. The implemented H/W used the 69%(16980) LAB(Logic Array Block) and 9%(28352) ESB(Embedded System Block) in the APEX20KC EP20K600CB652-7 FPGA chip of ALTERA, and stably operated in the 70MHz clock frequency. So we verified the real time operation of 60 fields/sec(30 frames/sec).
Kim, Seung-Ju;Min, Seok-Hong;Kim, Byung-Chul;Lee, Jae-Yong;Hong, Won-Taek
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.48
no.9
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pp.35-46
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2011
Future Internet should support more efficient mobility management, flexible traffic engineering and various emerging new services. So, lots of traffic engineering techniques have been suggested and developed, but it's impossible to apply them on the current running commercial Internet. To overcome this problem, OpenFlow protocol was proposed as a technique to control network equipments using network controller with various networking applications. It is a software defined network, so researchers can verify their own traffic engineering techniques by applying them on the controller. In addition, for high-speed packet processing in the OpenFlow network, programmable NetFPGA card with four 1G-interfaces and commercial Procurve OpenFlow switches can be used. In this paper, we implement an OpenFlow test-bed using hardware-accelerated NetFPGA cards and Procurve switches on the KREONET, and implement CSPF (Constraint-based Shortest Path First) algorithm, which is one of popular QoS routing algorithms, and apply it on the large-scale testbed to verify performance and efficiency of multimedia traffic engineering scheme in Future Internet.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.10a
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pp.503-506
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2015
In accordance with IoT(Internet of Things) commercialization, the need to design SoC-based hardware platform with wireless communication is increasing. This paper therefor proposes an SoC platform architecture with Smart Frame System inter-communicating between devices. Wireless communication functions and high-performance real-time image processing hardware structure was applied to existing digital photo frame. We developed a smart phone application to control the smart frame through Bluetooth communication. The SoC platform hardware consists of CIS controller, Memory controller, ISP(Image Signal Processing) module for image scaling, Bluetooth Interface for inter-communicating between devices, VGA/TFT-LCD controller for displaying video. The Smart Frame System to support the IoT services was implemented and verified using HBE-SoC-IPD test board equipped with Virtex4 XC4VLX80 FPGA. The operating frequency is 54MHz.
In this paper, we propose a new deformable model based on non-linear elasticity, anisotropic behavior and the finite element method and developed the high-speed controller for haptic control. The proposed controller is based on the PCI/FPGA technology, which can calculate the real position and transmit the force data to device rapidly, The haptic system is composed of 6DOF force display device, high-speed controller and HIR library for 3D graphic deformation algorithm & haptic rendering algorithm. The developed system will be used on constructing the dynamical virtual environment. we demonstrate the relevance of this approach for the real-time simulating deformations of elastic objects. To show the efficiency of our system, we designed simulation program of force-reflecting, As the result of the experiment, we found that the controller has much higher resolution than some other controllers.
Communication network in KTX (Korea Train eXpress), the express train system, has to transmit status variables periodically within tens of seconds and real-time control informations which has short reply like status transition or alarm. KTX uses $Tornad^*$ (TOken Ring Network Alsthom Device) network for this purpose. This network can send and receive messages which enable express train applications embedded in intelligence boards to communicate by itself. Layer 1, 2 of $Tornad^*$ is implemented with differential manchester encoding and IEEE 802.4 standard(token bus standard) respectively. To implement layer 1 and 2, we implemented twisted pair modem using FPGA for layer 1 and used MC68824 from Motorola for layer 2. MC68824 bus arbitration and memory controller is implemented using CPLD.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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