Optimización del hardware embebido en la FPGA de la tarjeta EOS y la validación para su uso en dispositivos hápticos

Abstract

Este proyecto final de carrera tiene como objetivo, optimizar la arquitectura de hardware embebido que posee la tarjeta EOS diseñada por el CEIT. A partir de este objetivo, se realiza un estudio investigativo enfocado en la mejora de el tiempo de ejecución de las funciones trigonométricas que se emplean en el diseño de modelos de control de sistemas hápticos. Para llevar al cumplimiento del objetivo final, es necesario realizar un recuento de los avances tecnológicos desarrollados en el campo de los dispositivos lógicos programables, pues la tarjeta EOS está construida en base a una FPGA. Otro aspecto importante a tener en cuenta, es el conocimiento de las distintas herramientas para el diseño de modelos hardware, basados en lenguaje HDL. Este trabajo se centra en las herramientas de desarrollo que proporciona Xilinx y además se presentan otras aplicaciones que permiten la edición de código sintetizable a partir de modelos gráficos. Por otro lado, se realiza una completa descripción de las etapas que se deben seguir, para realizar la construcción de un sistema embebido, utilizando hardware reconfigurable. De esta manera se presenta un recuento a modo de manual de usuarlo, para conocer el funcionamiento de la plataforma de diseño EDK de Xilinx. De esta forma con este trabajo se aporta una herramienta para comprender el funcionamiento, programación y mejora de la tarjeta EOS, brindando un soporte desde el punto de vista teórico y práctico, para futuras aplicaciones que sean desarrolladas con esta tarjeta.

The present Thesis project has as principal goal, to optimize the EOS embedded board’s hardware architecture designed by CEIT. The aim objective in this research is focused on improving the execution time of trigonometric functions that are used in the design of haptics control systems. To accomplish this goal, it is necessary to make a state of the art about the technological advances in the programmable logic devices, principally because EOS card is built on a FPGA. Another important aspect to consider is the knowledge of different tools that are used to hardware’s design based on language HDL. This work focuses on the development tools provided by Xilinx and other applications that allow editing synthesized code from graphical models. Also, there is a complete description of the steps that must be followed to realize the design and implementation of an embedded system using reconfigurable hardware. In this way it presents a summarize user’s manual to learn the operation of the platform designed by Xilinx EDK. This work provides the necessary tools for understanding the operation, programming and improving of the EOS board, providing theoretical and practical support, for future applications that could be developed with this system.