FPGA tabanlı uzaktan erişilebilir sayısal sistem laboratuar prototipi tasarımı

Abstract

İnternet günlük yaşantımıza girdiğinden beri, uzaktan erişim ve kontrol üzerine yapılan çalışmalar ve bu yöndeki uygulamalar gün geçtikçe artmış ve gelişmiştir. Uzaktan erişim ve kontrol, ulaşmak istediğimiz kaynağı sanki ordaymışız gibi kullanmamıza imkan sağlayan bir uygulamadır. Bu doğrultuda gelişen ve yaygınlaşmaya başlayan çalışma alanlarından birisi de, son zamanlarda popüler hale gelen uzaktan erişim ve kontrol laboratuarlarıdır. Uzaktan erişim laboratuarları, internet aracılığı ile dünyanın herhangi bir yerinden laboratuar ortamındaki cihazlara erişimin sağlandığı, yazılımsal olarak deneylerin yapılabildiği, komut gönderilerek sonuç bilgisinin alınabildiği ve hatta laboratuar görüntüsünün canlı olarak görülebildiği uygulamalarıdır. Bu sayede, öğrenci fiziksel olarak laboratuara gelmeden evden, işten ya da internete erişebileceği herhangi bir ortamdan, Elektrik Elektronik Mühendisliği'nde temel teşkil eden lojik devre deneylerini, uzaktan erişim ile yazılımsal olarak yapabilir ve sonuçları bire bir gözleyebilir. Alan Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA) kullanılarak yapılan çalışmalar, bu laboratuarların avantajını genişleterek kullanım amaçlarını arttırmaktadır.Bu çalışma ile dijital tasarım deneylerinin uzaktan yapılabilmesi için FPGA tabanlı uzaktan erişilebilir bir sayısal sistem prototip tasarlanması amaçlanmıştır. Tasarlanan sistem içerisinde, modül olarak adlandırılan ve dijital tasarımlar içerisinde kullanılan üç farklı nesne oluşturulmuştur. Ayrıca, bu nesneler görsel bir ara yüz üzerinde simüle edilerek görsel bir çalışma ortamı meydana getirilmiştir. Kullanıcıların laboratuar ortamına erişimleri, internet aracılığı ile kullanıcı sınırlandırmalı uzak masa üstü bağlantısı kullanılarak sağlanmaktadır. Uzak laboratuar ortamında yer alan web kamera ile FPGA kitinin görüntüsü canlı olarak izlenebilmektedir. Ayrıca, programsal olarak sanal bir lojik analizör tasarımı yapılmış ve sistem üzerindeki sinyal durumları, sinyallerin periyot ve frekans sınırları grafiksel olarak kullanıcıların görselliğine sunulmuştur.Bu çalışma, 110E069 numaralı TÜBİTAK Projesi (Uzaktan Erişilebilir Donanım Üzerine Eğitim Amaçlı Mikro Bilgisayar Mimarisi ve Gömülü İşletim Sistemi Tasarımı) kapsamında desteklenmiştir.

Since the internet took part our daily life, the studies on remote access and control applications has increased and developed day by day. Remote Access and control is an application that enables us to reach the source as though it. One of the growing and wide spreading areas on this direction is remote Access and control laboratories which recently became popular. These laboratories are applications that can be accessed to devices at laboratory environment form anywhere in the world via internet, can be done experiments with software, can be obtained knowledge of results by sending the command and can be seen live video stream of laboratory. In this way, students makes the logic circuit experiments which is one of the basics of the Electrical and Electronics Engineering by software without physically coming to the laboratory environment from home, work or anywhere accessing the internet and observe the results. These laboratories advantages extends and increases using Field Programmable Gate Arrays(FPGAs).In this study, a FPGA based remote accessible digital system prototype design have been aimed to design digital circuit experiments remotely. Three different objects called module have been created to use in digital design with this study. In addition, a visual environment have been constituted to simulate these objects. To Access the laboratory environment have been on remote desktop connection via internet. The live video stream of the FPGA board can be seen by a web camera at the remote laboratory environment. Also, a virtual logic analyzer have been designed programmatically and signal status on the system, signal period and frequency limits have been presented graphically and virtually to user.This study has been supported by TUBITAK with the 110E069 project number (The Microcomputer Architecture and Embedded Operating System Design on Reconfigurable Hardware which can be Accessed Remotely for Educational Purpose).