Sistema de análise de sinais: Módulo de interface VGA em FPGA

Autor

Glaucio Bertelli Peres

Resumo

Visando utilizar um dispositivo em uso atualmente na área de desenvolvimento de hardware, este trabalho usou um chip FPGA para o processamento dos blocos implementados. A escolha deste dispositivo deu-se por apresentar uma grande capacidade de processamento devido ao paralelismo das operações por ele realizada. Este trabalho deixa como resultado um módulo que realiza o tratamento de sinais para que possam ser exibidos através de uma interface VGA, disponibilizando em um monitor os sinais capturados. O módulo de interface VGA em FPGA foi implementado usando dispositivos da ALTERA® disponíveis no kit de desenvolvimento DSP Development Kit - Stratix II Edition. Para o desenvolvimento dos blocos utilizou-se a linguagem VHDL, assim como códigos disponibilizados por terceiros, denominados IP.

Os blocos desenvolvidos fazem um tratamento do sinal capturado, sendo este gerado internamente ou capturado de um gerador externo através do conversor A/D do kit. O tratamento consiste em ajustar os valores das amplitudes para que possam ser alocados corretamente na memória. Esta memória guarda este sinal e é lida por um bloco denominado interface VGA e suas informações são expostas em um monitor através da saída VGA disponível no Kit. Todos os blocos desenvolvidos foram devidamente testados com simulações em nível de software com o programa ModelSim®, e em alguns dos blocos foi necessário utilizar o SignalTap®, que é uma ferramenta para leitura em tempo real de sinais no interior do FPGA, permitindo uma análise detalhada do funcionamento dos blocos.

Neste trabalho implementou-se um módulo de interface gráfica para o sistema de analise de sinais. O Sistema de analise de sinais será formado por 6 módulos: interface gráfica, aquisição de sinais,.tratamento de sinais, gerador de sinais senoidais, osciloscópio e analisador de espectro. Estes módulos serão compostos por diversos blocos de hardware. A interação destes módulos formará o Sistema de análise de sinais que servirá como uma ferramenta didática para os cursos da área de telecomunicações ou afins no Instituto Federal de Santa Catarina.

Palavras chave

FPGA, VGA, VHDL, captura de sinais.

Abstract

Aiming to utilize a device currently used in the area of hardware development this work has used a FPGA chip to process its blocks. The choice of this device was made because it has a large processing capacity due to the parallelism of the operations he performs. This work leaves as a result the module that performs signal processing that can be displayed via a VGA interface, providing on a monitor the signals captured. The VGA interface block on FPGA was implemented using the ALTERA ® devices available in the DSP Development Kit - Stratix II Edition. The VHDL language was used to develop the blocks, as well as codes provided by third parties called IP.

A captured signal is processed by the blocks developed. The signal can be internally generated or captured from an external source through the kit's A/D converter. The treatment consists in adjusting the amplitude values so that they are properly allocated in memory. The signal captured is stored in this memory that is read by the block called Interface VGA, these information are showed in a display connected to the VGA output available in the kit.  All blocks developed have been properly tested with the simulation-level software program the ModelSim ®, and in some of them was necessary to use the SignalTap ®, a real time tool that reads signals within the FPGA allowing detailed analysis of the functioning of the blocks.

In this work, it was implemented the signal analysis system's graphical interface. The Analysis Signals System will consist of six modules: graphical interface, signal acquisition, signal processing, sinusoidal signal generator, oscilloscope and spectrum analyzer. These modules are composed of several hardware blocks. The interaction of these modules will form the Signal Analysis System that will serve as a teaching tool for courses in the area of ​​telecommunications and related at Instituto Federal de Santa Catarina. 

Keywords

FPGA, VGA, VHDL, signal capturing.

Monografia.pdf

Publicações decorrentes do trabalho

1. Bruno Marcos Espindola, Glaucio Bertelli Peres e Marcos Moecke, Plataforma em FPGA para Processamento de voz com Wavelet (PVW-FPGA), III Jornada da Produção Científica da Educação Profissional e Tecnológica da Região Sul, pag. 112, de 29 a 01 de dezembro de 2010, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. Resumo

1. Bruno Marcos Espindola, Glaucio Bertelli Peres e Marcos Moecke, Plataforma para processamento de sinais em FPGA (PS-FPGA) - Artigo Completo

1. Bruno Marcos Espindola, Glaucio Bertelli Peres e Marcos Moecke, Plataforma para processamento de sinais em FPGA (PS-FPGA) - Resumo Extendido

Apêndices