• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권4호
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• pp.428-430
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• 2011

Recent semiconductor design technology has been substantially developed that we can design a micro-system on a chip as well as implementing an application specific IC in an FPGA. SPARTAN-3E developed by Xilinx is equipped with an FPGA that holds as much as 500 thousand transistors connected with MicroBlaze softcore microprocessor bus system. In this paper, we discuss a method of implementing an embedded system using the SPARTAN-3E. We also explain the peripherals and the bus protocols and the expandability of this kind of embedded systems.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.768-770
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• 2010

현대의 반도체기술은 매우 발전하여 FPGA에 주문형 반도체 기능회로를 집적할 수 있는 차원을 넘어 마이크로프로세서 기반의 시스템온칩을 설계할 수 있는 형태로 발전하였다. Xilinx 사의 SPARTAN-3E는 50만 게이트 급의 FPGA를 사용하며 소프트 코어 형태의 마이크로블레이즈(MicroBlaze) 프로세서를 사용하여 주변기기를 설계할 수 있는 버스 시스템을 갖추고 있다. 본 논문에서는 이러한 FPGA 시스템을 사용하여 간단한 마이크로콘트롤러 형태의 임베디드 시스템을 구현하는 방법에 대하여 논하고, 주변기기와 버스 프로토콜을 소개하고 이러한 형태의 임베디드 시스템의 확장성에 대해 논의한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.435-442
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• 2018

본 논문에서는 FPGA를 기반으로 Camera Link (Medium)를 제공하는 PCB 패턴 검출 시스템을 구현하였다. 시스템 구현을 위해 비전 라이브러리를 IP로 구현하여 고속으로 패턴 매칭을 할 수 있도록 하였다. 구현된 IP는 영상입력용 카메라링크 IP, 히스토그램 IP, VGA 제어 IP, 수직투영 IP 및 수평투영 IP가 있다. 디지털 카메라에서 고속으로 전송되는 영상을 처리하기 위해 Xilinx사의 Virtex-5 계열의 FPGA 칩을 사용하였다. 그래버 시스템 구현을 위해 RISC 구조의 CPU인 MicroBlaze를 사용하였으며, PC와의 연동을 위해 PCI Express를 사용하였으며, 영상의 처리결과는 컴퓨터의 모니터와 7인치 LCD에 표현하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.833-835
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• 2010

Xilinx 사의 SPARTAN-3E는 50만 게이트 급의 FPGA를 사용하며 소프트 코어 형태의 마이크로블 레이즈 (MicroBlaze) 프로세서를 사용하여 주변기기를 설계할 수 있는 버스 시스템을 갖추고 있다. 이러한 임베디드시스템은 마이크로프로세서를 주축으로 센서 노드에서 정보를 받아 네트워크 게이트웨이로 일정 간격으로 받은 정보를 메인 서버에 저장하는 개념으로 독거노인들의 동선을 파악할 수 있고 돌발상황을 방지하는 데 적용이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 FPGA 시스템을 사용하여 CPU와 플래쉬 메모리 기반의 독거노인 모니터링 디바이스 임베디드 시스템을 설계하였다. 이러한 하드웨어 시스템은 소프트웨어 독거노인 관리 시스템과 유기적으로 결합하여 전체 독거노인 관리 시스템에 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.920-930
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• 2012

본 연구는 ASIC기반의 유선 온습도 제어 시스템을 FPGA기반의 무선 제어 시스템으로 설계하고 구현하였다. FPGA 분야와 무선제어 시스템은 산업 현장에서 특히 온도와 습도 측정하는 분야에서 빠르게 성장하고 있다. FPGA는 저렴한 비용으로 빠르게 개발 할 수 있고, 원하는 CPU와 IO를 설정하여 시스템을 구성할 수 있다. 주변 장치를 IP 기반으로 설계하고 쉽게 변경할 수 있다. 무선화는 복잡하고 변화가 많은 현장에서 설치가 간편하고 유지 보수가 용이한 장점이 있다. 본 연구에서는 Sprtan-6 FPGA로 MicroBlaze 기반의 32비트 RISC CPU, 터치 및 주변 장치를 구현하고 임베디드 리눅스를 포팅하고, 지그비 무선 통신을 추가하였다. 시스템에 리눅스 OS와 웹 서버를 추가하여 웹을 통한 모니터링과 제어 기능을 구현하였다. 기존의 시스템과 비교할 때 성능향상 뿐만 아니라 개발이 쉽고 가격도 저렴하다. 연구에서는 특히 리눅스 기반의 개발환경 구축과 사용자 인터페이스 구현에 연구를 집중하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.278-287
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• 2011

본 논문은 IMO에서 선박정보 통합 및 안전 운항을 목적으로 채택한 SOLAS(Safety of Life at Sea) 선박의 표준 프로토콜인 NMEA 2000을 기반으로 한 게이트웨이를 구현하였다. 이를 위해 CAN, RS232, USB, Ethernet을 Xilinx에서 제공되는 MicroBlaze와 FPGA를 이용해 Vertex4기 반 ML401 보드에 포팅하고 NMEA 2000 스택을 탑재하였다. 다양한 프로토콜을 수신하여 변환할 수 있도록 요구되는 통신 속도를 준수하여 설정하였다. 게이트웨이에서 변환된 데이터의 검증을 위해 PC 기 반의 모니터링 프로그램을 제작하고 NMEA 2000 네트워크의 데이터를 PC에서 수신할 수 있도록 네트 워크를 구성하였다. PC에서 수신된 데이터를 모니터링 프로그램을 통해 분석하고 게이트웨이의 성능을 검증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제59권10호
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• pp.1923-1928
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• 2010

The IEC 61850 protocol proposed for the interoperability between IEDs(intelligent electronic devices) adopts the prioritized switched ethernet as its communication channel because substation bus is utilized to exchange both real-time and non real-time messages. The prioritized switched ethernet uses IEEE 802.1Q/p QoS(Quality of Service) in addition to IEEE 802.3 ethernet to enhance the real-time characteristics. However, IEEE 802.1Q/p QoS has priority-blocking problem that occurs when higher-priority frame transmission request during lower-priority frame transmission. To resolve this problem, this paper proposes P(Preemptive)-Ethernet. P-Ethernet uses the modified IEEE 802.1Q/p frame format and new priority preemption mechanism. This paper also implements P-Ethernet controller using FPGA (Virtex-4) and MicroBlaze processor. From the implementation results, P-Ethernet controller shows a improved latency and jitter of transmission period compare to the normal ethernet controller.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.69-79
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• 2013

본 논문에서는 H.264/AVC의 부호기를 제작하기 위하여 DCT(Discrete Cosine Transform) 부호화와 엔트로피 부호화인 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding)를 하드웨어 IP로 설계하고 나머지 부분은 소프트웨어로 설계하는 병행설계(Co-Design)방법을 이용하였다. DCT 및 Hadamard 변환의 처리속도를 개선하기 위하여 Shift table을 제안하여 기존의 방식보다 16(%)정도 빠른 연산이 가능했다. 설계된 IP들은 Xilinx ML410보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 MicroBlaze CPU를 이용하여 H.264/AVC의 참조 소프트웨어인 JM13.2와 연동이 가능하도록 설계하였다. 검증을 위해 각 IP에 대한 기능 시뮬레이션을 ModelSim을 이용하여 수행하였다. 마지막으로 실제 FPGA에 포팅하여 정상 동작여부를 확인하였다. 실험 결과 MicroBlaze를 이용한 S/W 연산시와 비교하여 H/W를 이용할 경우 DCT는 약 16배, CAVLC는 약 10배 빠른 처리 속도를 나타내었다. 본 연구는 H.264시스템의 H/W와 S/W의 병행설계에 관한 것이지만, 개발에 사용한 방법은 다른 임베디드 시스템 개발에도 유용하게 사용할 수 있다.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.600-608
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• 2014

본 논문에서는 CABAC (context adaptive binary arithmetic coding)를 하드웨어로 구현하기 위하여 병행설계 (co-design) 기법을 사용하였다. H.264/AVC의 부호기 전체를 C언어로 개발하고, CABAC만을 하드웨어 IP로 설계하고, H.264/AVC의 나머지 부분은 소프트웨어로 설계하였다. CABAC의 문맥모델러 부분을 하드웨어로 설계하여 연산값을 지속적으로 업데이트시킴으로써 메모리를 효율적으로 사용하고 스트림을 절감시키는 설계를 하였다. 설계된 IP는 Xilinx ML410 보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 MicroBlaze CPU를 이용하여 H.264/AVC의 참조 소프트웨어인 JM과 연동하도록 설계하였다. 기능 시뮬레이션은 ModelSim을 이용하였다. 기존의 CABAC 하드웨어 모듈이 레지스터 레벨에서 설계하여 개발기간이 오래 걸리는데 비하여 본 논문의 설계 기법은 소프트웨어 엔지니어가 쉽게 하드웨어를 개발하는 것이 가능해지는 장점이 있으며 설계시간도 짧다. 또한, 동일한 방법으로 구현된 CAVLC 모듈과 Slice 사용량을 비교해볼 때, 1/3 이하로 감축됨을 보였다. 본 연구에서 제시한 개발 방법은 임베디드 환경에서 고성능 동영상 압축 부호화시 하드웨어 가속기가 필요한 부분을 설계할 때 유용할 것으로 보인다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제11권5호
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• pp.27-37
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• 2012

최근 10년간 긴급차량(소방방채청 기준)의 출동 건수 및 출동 시간은 지속적으로 증가하는 추세이며, 혼잡으로 인한 출동여건은 나빠지고 있다. 특히, 일반 승용차의 양보가 힘든 상황에서 신호제어 전략은 출동시간을 줄일 수 있는 중요한 방법 중 하나로서 본 연구에서는 경찰청의 UTIS 사업과 연계하여 신호교차로에서 사용가능한 긴급차량 preemption 알고리즘을 보행자를 고려한 현시전략 및 주기 회복 전략을 고려하여 개발하였다. 또한 이를 평가하기 위한 방안으로 VISSIM을 이용하여 대전에 위치한 비연동축 및 연동축에 대하여 모의실험을 수행하였다. 모의실험의 객관적 평가를 위해 네트워크 정산 및 검증 과정을 수행하였으며, 이를 기반으로 기존 고정식 신호제어와 preemption 신호제어에서 긴급차량과 일반차량의 통행시간 및 평균지체를 검토하였다. 긴급차량의 경우 preemption 이후 주기회복에 "Add 또는 Subtract"을 사용할 경우 36.8~43.3%, "Dwell" 방식을 사용할 경우 30.7~46.0%의 통행시간 감소가 확인되었으며, 일반차량의 경우, 비연동축에서 Dwell 방식을 취할 경우 평균지체가 33.5%까지 증가하였으며, 연동축에서는 0.5% 증가만 확인되었다. 또한 비연동축에서 "Add 또는 Subtract"은 0.7%, 연동축에서는 4.5% 평균지체 증가가 확인되었다. 따라서 preemption 이후 주기회복과정은 연동축에서는 "Dwell", 비연동축에서는 "Add 또는 Subtract"의 방식이 우수할 것으로 판단된다. 그러나 연동축에 대한 명확한 구분이 어려울 경우, "Dwell" 방식의 사용은 신중히 고려되어야 할 것으로 판단된다.