Hardwarenahe Analyse und Entwicklung einer performantenKommunikationsschnittstelle zwischen Mikrocontroller und Field Programmable Gate Array basierend auf dem Flexible Static Memory Controller

Low-level analysis and development of a high-performance communication interface between a microcontroller and a Field Programmable Gate Array based on the Flexible Static Memory Controller

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Dokumentart: Bachelor Thesis
Institut: Department Informatik
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Field programmable gate array , Gate-Array-Bauelement , Mikrocontroller , Effizienz
Freie Schlagwörter (Deutsch): FSMC, FPGA, Mikrocontroller, Kommunikationsschnittstelle, Mikroprozessorinterface, Performance
Freie Schlagwörter (Englisch): FSMC, FPGA, microcontroller, communication interface, microprocessor interface, performance
DDC-Sachgruppe: Informatik

Kurzfassung auf Deutsch:

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird eine performante Kommunikationsschnittstelle entworfen und implementiert. Diese Kommunikationsschnittstelle besteht aus einem Mikroprozessorinterface und einer digitalen Schaltung für die Kommunikation. Die Kommunikation ndet dabei zwischen einem STM32F4 Mikrocontroller und einem Field Programmable Gate Array (FPGA) der Spartan-6 Familie über den Flexible Static Memory Controller (FSMC) von ST statt. Um eine möglichst performante Kommunikation zu realisieren, wurde im ersten Schritt die FSMC-Schnittstelle ausführlich analysiert. Die aus der Analyse gewonnenen Informationen wurden im nächsten Schritt verwendet, um Entwürfe für mögliche digitale Schaltungen zur Kommunikation zu entwerfen. Es werden drei Entwürfe vorgestellt und diskutiert. Neben der digitalen Schaltung zur Kommunikation wurde auch ein Mikroprozessorinterface entworfen. Der Entwurf des Mikroprozessorinterfaces wurde zusammen mit einem ausgewählten Entwurf für die Kommunikation auf einem FPGA implementiert. Anschließend wird die Performance der Kommunikationsschnittstelle gemessen, diskutiert und mit anderen Schnittstellen verglichen.

Kurzfassung auf Englisch:

This thesis is about the design and the implementation of a high-performance communication interface. This communication interface consists of a microprocessor interface and a digital circuit for communication. Communication takes place between a STM32F4 microcontroller and a Field Programmable Gate Array (FPGA) of the Spartan-6 family via the Flexible Static Memory Controller (FSMC) from ST. In order to implement a high-performance communication, the FSMC was analyzed in the rst step. The information from the analysis was used in the next step to design drafts for possible digital circuits for communication. Three designs will be presented and discussed. In addition to the digital communication circuit, a microprocessor interface was designed. The design of the microprocessor interface in combination with a selected design for communication was implemented on an FPGA. Afterwards, the performance of the communication interface is measured, discussed and compared with other interfaces.

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