TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Koers, Lars T1 - Setup of test environments based on a Xilinx Zynq SoC for measuring the leakage current and for radiation qualifcation of SRAM based FPGAs N2 - This thesis discusses the development of test environments using Xilinx Zynq System on Chip (SoC) for measuring leakage currents and radiation qualification of Static Random Access Memory (SRAM) based Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) at European Organisation for Nuclear Research (CERN). The effects of radiation on electronic components are explained, followed by an introduction to the FPGAs used. The GateMate FPGAs leakage current is measured in its application area with respect to temperature and core voltages. A comparable testing environment is used from the tester to the tested device, as it will later be used at CERN. The GateMate is being prepared in this setup for the finalization of radiation qualification at CERN, to be transferred later. For this purpose, the basic tests are explained and the outstanding tests are then carried out. The Lattice iCE40 UltraLite FPGA is used in an initial application test to determine its suitability for further radiation qualification tests at CERN. The analysis and presentation of the test results are followed by a summary and outlook. N2 - Diese Arbeit behandelt die Entwicklung von Testumgebungen mit einem Xlinix Zynq SoC zur Messung von Leckströmen sowie der Strahlenqualifizierung von SRAM basierten FPGAs am CERN. Zunächst werden die Effekte von Strahlung sowie deren Wirkung auf elektronische Komponenten erläutert. Anschließend wird eine Einführung in die verwendeten FPGAs gegeben. In der Durchführung wird der Leckstrom des GateMate FPGAs in seinem Einsatzbereich hinsichtlich Temperatur und Core-Spannungen gemessen. Es wird eine Testumgebung mit ähnlichen Verbindungen zwischen Tester und Testgerät verwendet, wie sie später bei Bestrahlungsstudien am CERN Anwendung findet. Der GateMate wird in diesem Setup für die Finalisierung der Strahlenqualifikation vorbereitet, um die spätere Inbetriebnahme am CERN zu beschleunigen. Dazu werden die Tests grundlegend erläutert und die noch ausstehenden im Anschluss durchgeführt. Der Lattice iCE40 UltraLite FPGA wird in einem ersten Applikationstest eingesetzt, um seine Eignung für weitere Tests zur Strahlenqualifikation am CERN zu bestimmen. Die Ergebnisse aller durchgeführten Tests werden ausgewertet und dargestellt. Abschließend wird eine Zusammenfassung mit Ausblick präsentiert. Y2 - 2024 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-38039 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3803 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3803 SP - 136 S1 - 136 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Drissi El Bouzaidi, Achraf T1 - Entwurf von seriellen Schnittstellen zur Konfiguration und Test integrierter Schaltkreise N2 - Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung von serieller Schnittstelle zur Konfiguration und Überprüfung von integrierten Schaltungen. Das Projekt behandelt zum einen die Umsetzung eines I2C-Master-Interfaces in Verilog und die Optimiereung und Erweiterung der Schaltung. Der Hauptfokus liegt jedoch auf der Implementierung des JTAG (Joint Test Action Group) Protokolls in Verilog. Der Bericht gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil befasst sich mit den grundlegenden Funktionen des I2C-Master gemäß der NXP-UM10204 Spezifikation. Hier wird dargestellt, wie die Grundschaltung implementiert wurde und wie die implementierten Module genutzt werden können. Der Hauptbestandteil beschäftigt sich mit den grundlegenden Konzepten des JTAG-Standards und seiner praktischen Anwendung. Es wird demonstriert, wie das JTAGProtokoll in Verilog umgesetzt wurde und wie es zur Überprüfung und Konfiguration des Zustands eines integrierten Schaltkreises genutzt werden kann. Der Bericht schließt mit der Simulation von Testfällen und einer Zusammenfassung der Ergebnisse. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33685 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3368 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3368 SP - 148 S1 - 148 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Christiani, Stanislav T1 - Entwurf eines integrierten 3-Level Abwärtswandlers in einer 180nm CMOS Technologie N2 - In dieser Arbeit wird ein 3-Level-Abwärtswandler unter idealen und realen Bedingungen analysiert. Unter idealen Bedingungen werden der Tastgrad, die Induktivität und Kapazität des LC-Gliedes, die Stromwelligkeit, die Ausgangsspannungswelligkeit, die Spannung und die Spannungswelligkeit am fliegenden Kondensator sowie die Übertragungsfunktion des 3-Level-Abwärtswandler diskutiert und hergeleitet. Unter realen Bedienungen werden die Implementierung des fliegenden Kondensators und die zeitliche Fehlanpassung zwischen den beiden Schaltsignalen diskutiert. Die Übertragungsfunktion des PID-Kompensators wird ausführlich beschrieben und hergeleitet. Ziel dieser Arbeit ist es, einen 3-Level-Abwärtswandler in einer 180nm CMOS Technologie unter Zuhilfenahme der Entwicklungssoftware „Cadence Virtuoso“ zu entwerfen und durch Simulationen zu analysieren. Bei einer gegebenen Eingangsspannung von 3 V soll der Wandler eine Spannung von 1 V für einen maximalen Laststrom von 400 mA ausgeben. Die Welligkeit der Ausgangsspannung darf 10 mV nicht überschreiten und die Schaltfrequenz soll bei 4 MHz liegen. N2 - In this thesis, an analysis of a 3-level buck converter under ideal and real conditions is presented. Under ideal conditions, the duty cycle, the inductance and capacitance of the LC element, the current ripple, the output voltage ripple, the voltage and voltage ripple on the flying capacitor, and the loop-gain function of the 3-level buck converter are discussed and derived. Under real operations, the implementation of the flying capacitor and the timing mismatch between the two switching signals are discussed. The loop-gain function of the PID compensator is described and derived in detail. The aim of this work is to develop a 3-level buck converter in a 180nm CMOS technology with "Cadence Virtuoso" software and to analyze it by simulations. With an input voltage of 3 V, the converter provides an output voltage of 1 V DC for a maximum load current of 400 mA. The ripple of the output voltage must not exceed 10 mV. The switching frequency is 4 MHz. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33610 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3361 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3361 SP - 80 S1 - 80 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Salkovic, Edis T1 - Entwicklung eines Mixed-Signal-Frontends für die Validierung von integrierten Halbleitern im Automobil-Temperaturbereich N2 - Im Rahmen dieser Masterthesis soll die bereits im Rahmen meiner Masterstudienarbeit entwickelte Frontend-Platine bestückt und im Zusammenspiel mit einem Zedboard in Betrieb genommen werden. Das Zedboard ist mit einem Baustein von Xilinx bestückt, der sowohl einen FPGA als auch einen ARM-Mikrocontroller beinhaltet. Der FPGA-Mikrocontroller wurde bereits so konfiguriert, dass SPI Schnittstellen implementiert sind, die für die Ansteuerung der ADCs und DACs verwendet werden können. Die Aufgabe dieser Masterthesis besteht darin die Software für den ARM-Mikrocontroller unter Petalinux zu schreiben, mit der die SPI Schnittstellen gelesen und beschrieben werden können. Der Softwareteil, welcher wesentlicher Bestandteil der Thesis ist, konnte zufriedenstellend gelöst werden, sodass alle gewünschten Funktionen enthalten sind. Die Frontendplatine aus der Masterstudienarbeit wurde überarbeitet und eine zweite Version angefertigt, welche bis auf einige kleine Fehler gut funktioniert. KW - frontend KW - spi KW - xilinx KW - vitis KW - vivado Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33597 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3359 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3359 SP - 109 S1 - 109 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Christiani, Stanislav T1 - Entwurf eines integrierten 3-Level Abwärtswandlers in einer 180nm CMOS Technologie N2 - Volltext-Dokument wurde aufgrund notwendiger Korrekturen auf Wunsch des Urhebers entfernt. Die korrigierte Version ist unter folgendem DOI erreichbar: https://doi.org/10.26205/opus-3361 In dieser Arbeit wird ein 3-Level-Abwärtswandler unter idealen und realen Bedingungen analysiert. Unter idealen Bedingungen werden der Tastgrad, die Induktivität und Kapazität des LC-Gliedes, die Stromwelligkeit, die Ausgangsspannungswelligkeit, die Spannung und die Spannungswelligkeit am fliegenden Kondensator sowie die Übertragungsfunktion des 3-Level-Abwärtswandler diskutiert und hergeleitet. Unter realen Bedienungen werden die Implementierung des fliegenden Kondensators und die zeitliche Fehlanpassung zwischen den beiden Schaltsignalen diskutiert. Die Übertragungsfunktion des PID-Kompensators wird ausführlich beschrieben und hergeleitet. Ziel dieser Arbeit ist es, einen 3-Level-Abwärtswandler in einer 180nm CMOS Technologie unter Zuhilfenahme der Entwicklungssoftware „Cadence Virtuoso“ zu entwerfen und durch Simulationen zu analysieren. Bei einer gegebenen Eingangsspannung von 3 V soll der Wandler eine Spannung von 1 V für einen maximalen Laststrom von 400 mA ausgeben. Die Welligkeit der Ausgangsspannung darf 10 mV nicht überschreiten und die Schaltfrequenz soll bei 4 MHz liegen. N2 - In this thesis, an analysis of a 3-level buck converter under ideal and real conditions is presented. Under ideal conditions, the duty cycle, the inductance and capacitance of the LC element, the current ripple, the output voltage ripple, the voltage and voltage ripple on the flying capacitor, and the loop-gain function of the 3-level buck converter are discussed and derived. Under real operations, the implementation of the flying capacitor and the timing mismatch between the two switching signals are discussed. The loop-gain function of the PID compensator is described and derived in detail. The aim of this work is to develop a 3-level buck converter in a 180nm CMOS technology with "Cadence Virtuoso" software and to analyze it by simulations. With an input voltage of 3 V, the converter provides an output voltage of 1 V DC for a maximum load current of 400 mA. The ripple of the output voltage must not exceed 10 mV. The switching frequency is 4 MHz. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33576 UR - https://opus.bsz-bw.de/fhdo/frontdoor/index/index/searchtype/latest/docId/3361/start/0/rows/10 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3357 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3357 N1 - Volltext-Dokument wurde aufgrund notwendiger Korrekturen auf Wunsch des Urhebers entfernt. Die korrigierte Version ist unter folgendem DOI erreichbar: https://doi.org/10.26205/opus-3361 SP - 80 S1 - 80 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Bouroumiya, Reda T1 - Digital geregelte Frequenzkorrektur eines strahlenharten Relaxations-Oszillators für eine CAN Bittiming Einheit in 65nm CMOS Technologie N2 - Diese Arbeit behandelt den Entwurf und die Implementierung einer Frequenzregelung für den analogen Relaxationsoszillator des im Kontrollsystem des ATLAS-Pixeldetektors eingesetzten CANakari-Controllers des MOPS Chips. Bestehend aus einem Pulszähler, einem PID-Regler, Phasenfehler-Register und einem Control-FSM-Modul, wird das Regelsystem mit dem digital-gesteuerten analogen Oszillator und der Bittiming-Logik verdrahtet. Diese Komponenten können miteinander kommunizieren, Daten austauschen und bilden somit einen geschlossenen Regelkreis. Der Regelalgorithmus beobachtet das eingehende Signal Rx des CAN Busses und verändert die Stellgröße bei entstehender Regelabweichung durch die Detektierung einer fallenden Flanke außerhalb des im CAN Standard definierten Synchronisationssegments, so dass die Taktfrequenz in einem Toleranzintervall stabilisiert wird. Dies gewährleistet, dass es im CAN-Netzwerk nicht zu Synchronisationsfehlern bei der Nachrichtenübertragung kommt. Da es sich um eine gemischte analog/digitale Schaltung handelt, wird das Regelkreis-Verhalten mit Hilfe einer A/MS-Simulationen beurteilt. Die Simulationen dienen einerseits zur Untersuchung wichtiger dynamischer Eigenschaften der Regelstrecke und andererseits zur Beurteilung des Regelkreis-Verhaltens mit den gewählten Regler-Parametern. Y2 - 2021 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-30711 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3071 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3071 SP - 122 S1 - 122 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Brünger, Fabian T1 - Integration eines Hardwarebeschleunigers für Maschinelles Lernen in einen RISC-V RV32IM Prozessor über Memory-Mapped Register N2 - Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Analyse auf Register Transfer Level (RTL) Ebene des vom Fraunhofer IMS in Verilog entwickelten RV32IM RISC-V Prozessors durchgeführt und der Configurable Accelerator Engine for Convolution Operations (Caeco) als Hardware-Beschleuniger für Maschinelles Lernen (ML) integriert. Das Design wurde speziell auf das Lesen von Caecodaten und auf das Interrupt-Verhalten getestet und verifiziert. Das Schreiben von Caecodaten wurde zwar auf RTL Ebene simuliert, allerdings nicht auf dem Field Programmable Gate Arrays (FPGA) verifiziert. Durch einen erarbeiteten Hardware- und Software-Entwicklungsfluss werden beide Stränge optimiert und parallelisiert. Die Hardware-Entwicklung wurde in eine Gitlab Development and Operations (DevOps) Umgebung integriert, wodurch das Design im Project Batch Flow Modus der Vivado 2020.1 IDE automatisiert simuliert, synthetisiert und auf der Entwicklungsplatine Nexys4 DDR implementiert wird. Die Verifizierungsgrundlage bildet der entwickelte Programm- Code, der für die RTL Simulation, für die Simulation im Instruktionssimulator riscvOVPsim der Firma Imperas und dem Debugging des Designs auf dem FPGA genutzt wird. Letzteres wurde in der Eclipse IDE durchgeführt, wobei der JTAG Olimex ARM-USB-Tiny-H Adapter als Debug-Schnittstelle eingesetzt worden ist. Die Schnittstelle der beiden Entwicklungsstränge bilden zwei eigens geschriebene Rust Programme und das Xilinx Programm data2mem, durch die die kompilierten ELF Dateien in xilinx-kompatible MEM bzw. COE Dateien umgewandelt werden. Y2 - 2020 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-29988 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-2998 DO - https://doi.org/10.26205/opus-2998 SP - 150 S1 - 150 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Fariad, Dardae T1 - Entwicklung und Validierung einer Simulationsumgebung mit fernwirk- und stationsleittechnischen Funktionen und IEC 60870-5-104 Kommunikation unter Java N2 - Die Masterthesis Entwicklung und Validierung einer Simulationsumgebung mit fernwirk und stationsleittechnischen Funktionen und IEC 60870-5-104 Kommunikation unter Java umfasst die Implementierung einer Simulationsumgebung zur Veranschaulichung fernwirk- und stationsleittechnischer Vorgänge in Kombination mit einer IEC 60870-5-104 Kommunikation. Die Simulationsumgebung ist dabei als IEC 60870-5-104-Server definiert. Nach der Stationsinitialisierung und der Übertragungssteuerung kann die Simulationsumgebung Telegramme in Steuerungsrichtung empfangen, analysieren und entsprechende fernwirk- und stationsleittechnische Vorgänge auslösen. In Melderichtung sind spontane Prozessänderungen oder durch Steuervorgänge ausgelöste Änderungen durch Generierung und Übertragung von Telegrammen umzusetzen. Mit der Simulationsumgebung können durch eine IEC 60870-5-104 Kommunikation ausgelöste Vorgänge innerhalb eines Fernwirkgerätes sowie anhand einer Prozesssimulation demonstriert werden. KW - Energieautomation Y2 - 2018 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-21443 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-2144 DO - https://doi.org/10.26205/opus-2144 SP - IV, 123 S1 - IV, 123 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Heimann, André T1 - Entwicklung einer mobilen SCADA-Einheit für energietechnische Schaltanlagen auf Basis der Norm IEC 60870-5-104 unter Java N2 - Die Masterthesis Entwicklung einer mobilen SCADA-Einheit für energietechnische Schaltanlagen auf Basis der Norm IEC 60870-5-104 unter Java umfasst die Programmierung einer mobilen SCADA-Einheit für energietechnische Schaltanlagen. Dabei wird im Rahmen dieser Arbeit ein der Norm IEC 60870-5-104 entsprechender Client entwickelt. Dieser Client regelt mittels einer Schnittstelle die Kommunikation zwischen einer Benutzeroberfläche und einem Fernwirkgerät. Die Benutzeroberfläche ist für einfache Schaltanlagen parametrierbar. Prüfprozeduren sorgen für einen reibungslosen Kommunikationsfluss. In Melderichtung werden die empfangenen Informationen genutzt, um ein Prozesszustandsbild der Schaltanlage zu erstellen. In Befehlsrichtung können Sollwerte und Doppelbefehle abgesetzt werden. Zum Ausbau der Datensicherung können die Parameter in einer Datenbanksicherung angelegt werden. Mit der mobilen SCADA-Einheit kann mit einem Fernwirkgerät eines beliebigen Herstellers über die Norm IEC 60870-5-104 kommuniziert werden und diese als Displaysteuerung eingesetzt werden. KW - Energieautomation Y2 - 2017 U6 - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-21069 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-21069 SP - 104 S1 - 104 ER -