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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.76.2014.tde-28042014-155041
Document
Author
Full name
Rodrigo Rafael Melaré Corrêa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2014
Supervisor
Committee
Tannús, Alberto (President)
Menotti, Ricardo
Slaets, Jan Frans Willem
Title in Portuguese
Síntese do subsistema de hardware para comunicação de dados com Gigabit Ethernet para o espectrômetro digital do CIERMag
Keywords in Portuguese
Espectrômetro digital
FPGA
Gigabit Ethernet
Abstract in Portuguese
Neste trabalho, é apresentado o desenvolvimento de um IP de rede Ethernet com interface para o barramento Avalon para utilização em conjunto com o processador Nios II da Altera. O IPC foi adaptado do projeto Ethernet_tri_mode, e é capaz de transferir dados a velocidades de 1000, 100 e 10 Mbps. O desenvolvimento envolveu a adaptação do código para atingir os requisitos do projeto, feito segundo as diretrizes do CIERMag de manter todo o código em VHDL. Além disso, foi implementada uma interface de comunicação com o processador Nios II para tornar possível a configuração do sistema, bem como a transferência de dados através de um software sendo executado no processador. O IPC Ethernet foi projetado para ser aplicado no espectrômetro digital em desenvolvimento pelo CIERMag e teve como compromissos a baixa utilização de recursos lógicos do FPGA e, ao mesmo tempo, a disponibilização de uma alta taxa de transferência de dados para o espectrômetro. Como ferramenta de desenvolvimento, foi utilizada a plataforma Quartus II cujo fornecedor é a Altera. Já os testes em placa foram realizados em um kit de desenvolvimento DE3-150 da Terasic, o qual utiliza uma FPGA Stratix III, também da Altera. Com o intuito de testar e validar o sistema, foi desenvolvido um software para o processador Nios II capaz de receber e enviar dados através do IPC e com inteligência para responder pedidos do tipo ARP e PING. O subsistema de Gigabit Ethernet desenvolvido aqui já incorpora a versão corrente do Espectrômetro Digital de RM do CIERMag.
Title in English
Hardware subsystem synthesis for data communication with Gigabit Ethernet for the digital spectrometer of CIERMag
Keywords in English
Digital spectrometer
FPGA
Gigabit Ethernet
Abstract in English
In this work we expose the implementation of an Ethernet network core which interfaces to Avalon bus used along with the Nios II Altera processor. This core was adapted from the Ethernet_tri_mode project. It can transfer data at rates of 1000, 100 and 10 Mbps. The development involved the adaptation of the code to fullfil the project requirements, under the policy of the CIERMag to keep the whole coding in VHDL. Furthermore was implemented an interface to communicate with the Nios II processor to enable system configuration and data transfer through a software running on the processor. The core was projected to be applied with focus on the utilization of low FPGA logical resources with the availability of a high data transfer rate. It will be used in a digital spectrometer under development at the CIERMag. The Quartus II platform, supplied by Altera was used as the development tool. The tests on board where carried out on a DE3-150 development kit from Terasic, which has an FPGA Stratix III also from Altera. In order to test and validate the system, a software for the Nios II processor was developed, able to send and receive data via IPC and with intelligence to answer ARP and PING types requests. The developed Gigabit Ethernet subsystem is now part of the running version of the CIERMag Digital MR Spectrometer.
 
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Publishing Date
2014-05-05
 
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