Arquitetura hardware/software de um núcleo NCAP segundo o padrão IEEE 1451.1 : uma prova de conceito /
Resumo:Os sensores inteligentes são dispositivos que se diferenciam dos sensores comuns por apresentar capacidade de processamento sobre os dados monitorados. Eles tipicamente são compostos por uma fonte de alimentação, transdutores (sensores e atuadores), memória, processador e transceptor. De acor...
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| Formato: | Dissertação |
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| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/18681/1/JoseAGS_DISSERT.pdf |
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| Resumo: | Resumo:Os sensores inteligentes são dispositivos que se diferenciam dos sensores comuns por apresentar capacidade de processamento sobre os dados monitorados. Eles tipicamente são compostos por uma fonte de alimentação, transdutores (sensores e atuadores), memória, processador e transceptor. De acordo com o padrão IEEE 1451 um sensor inteligente pode ser dividido em módulos TIM e NCAP que devem se comunicar através de uma interface padronizada chamada TII. O módulo NCAP é a parte do sensor inteligente que comporta o processador. Portanto, ele é o responsável por atribuir a característica de inteligência ao sensor. Existem várias abordagens que podem ser utilizadas para o desenvolvimento desse módulo, dentre elas se destacam aquelas que utilizam microcontroladores de baixo custo e/ou FPGA. Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma arquitetura hardware/software para um módulo NCAP segundo o padrão IEEE 1451.1. A infra-estrutura de hardware é composta por um driver de interface RS-232, uma memória RAM de 512kB, uma interface TII, o processador embarcado NIOS II e um simulador do módulo TIM. Para integração dos componentes de hardware é utilizada ferramenta de integração automática SOPC Builder. A infra-estrutura de software é composta pelo padrão IEEE 1451.1 e pela aplicação especí_ca do NCAP que simula o monitoramento de pressão e temperatura em poços de petróleo com o objetivo de detectar vazamento. O módulo proposto é embarcado em uma FPGA e para a sua prototipação é usada a placa DE2 da Altera que contém a FPGA Cyclone II EP2C35F672C6. O processador embarcado NIOS II é utilizado para dar suporte à infra-estrutura de software do NCAP que é desenvolvido na linguagem C e se baseia no padrão IEEE 1451.1. A descrição do comportamento da infra-estrutura de hardware é feita utilizando a linguagem VHDL.#$&Abstract:Smart sensors are di_erent of ordinary sensors because they have processing capacity over the data monitored. In general they are composed by a power source, transducers (sensors and actuators), memory, processor and transceiver. According to IEEE 1451 a smart sensor can be divided in TIM and NCAP modules that must to communicate itself through a standard interface called TII. The NCAP module is the part of the smart sensor which contains the processor. Therefore, it is the responsible to attribute the feature of intelligence to the sensor. There are many approaches used to develop this module. Those using low-cost microcontrollers and/or FPGA stand out among them. In this work is shown a hardware/software architecture to a NCAP module following the IEEE 1451.1 standard. The hardware infrastructure is composed by a RS-232 Interface driver, a memory RAM of 512KB, a TII interface, the embedded processor NIOS II and the TIM simulator. To integrate the system is used a tool for automatic integration called SOPC Builder. The software infrastructure is composed by the IEEE 1451.1 standard and the speci_c application of the NCAP that works simulating the monitoring process of temperature and pressure in oleo wells to identify oil spill. The proposed module is embedded in FPGA and to the prototyping of it is used an Altera's DE2 board that contains the FPGA Cyclone II EP2C35F672C6. The embedded processor NIOS II is used to support the software infrastructure of the NCAP that is developed in C language and based on the IEEE 1451.1 standard. The hardware infrastructure behavior description is made using the VHDL language. |
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