TY - THES U1 - Master Thesis A1 - García Rodríguez, Saul T1 - Design and FPGA implementation of a highly resource-efficient AES-256 encryption and decryption engine N2 - Growing demand for security in a wide range of fields gives raise to research for more efficient and modern methods. Additionally, the increase of systems that are deployed on hardware requires security to be embedded in small area to protect intellectual property, hardware, and integrity and confidentially of sensible data. Therefore, in this work a design and FPGA implementation of a highly resource-efficient AES-256 encryption and decryption engine is presented, as well as its comparison with state-of-the-art designs. The design shows a reduction in the resources used due to its architecture to reuse hardware throughout all the processing. The design is implemented on a Xilinx Artix-7 FPGA. KW - AES KW - encryption KW - security KW - FPGA KW - decryption Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-37471 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3747 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3747 SP - 263 S1 - 263 ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Sarangi, Jitikantha T1 - Digital Calibration, Closed Loop Regulation and Implementation of Digital Debugging Features for the Delay Asymmetry Compensation Logic of a 3D Polarization Camera Based on Time-of-Flight Principle N2 - The work presented in this thesis deals with the distance measurement aspect of a 3D Polarization ToF camera for automotive applications that uses a Time-to-Digital Converter (TDC) to measure the time interval between the emission of light from a source and its reception. Based on the measurement of the time interval, distance can be calculated by applying the equation of motion. In application, achieving an exact distance measurement is quite strenuous because the operating conditions of the design are susceptible to change due to environmental factors. Therefore, to achieve accuracy in distance measurement, the time interval between the emission and reception of light must be measured precisely. For this purpose, a delay asymmetry compensation logic is developed. This thesis elaborates the addition of debugging features, redesign of some components, digital calibration approach and the entire testbench environment of the delay asymmetry compensation logic. It also sheds light on the implementation of the designed logic for its successful realisation in real hardware. Lastly, it concludes by narrating future prospects and further scopes of development. Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-37323 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3732 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3732 SP - 107 S1 - 107 PB - Fachhochschule Dortmund CY - Dortmund ER - TY - THES U1 - Master Thesis A1 - Jung, Richard T1 - Radiation Qualification of the Cologne Chip GateMate A1 FPGA N2 - In this thesis, the radiation sensitivity of the novel Cologne Chip GateMate A1 field-programmable gate array (FPGA) is evaluated. An initial introduction of radiation mechanisms and their effects on electronics is given, followed by a brief overview of radiation test standards. The common elements present in FPGAs are discussed, which is followed by details of the GateMate FPGA device and a description of the software design flow. Afterwards, the development of a purpose-built printed circuit board (PCB) for radiation tests with the GateMate FPGA is detailed. Four components of the GateMate have been tested during three radiation campaigns, as well as a benchmark circuit to compare the radiation performance of the GateMate with other FPGAs tested at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The test architecture consists of the device under test (DUT) FPGA and a TESTER FPGA whose task is to provide inputs to the DUT and record its response. The DUT and TESTER designs developed for all tests are discussed in detail. Finally, the results obtained during the irradiation campaigns are presented, showing that the GateMate FPGA performs similarly to other FPGAs using the same process technology. Only the benchmark test was not finalized, as implementation problems prevented its completion in the given time frame. The thesis concludes with a comprehensive summary and outlook. N2 - In dieser Arbeit wird die Strahlungsempfindlichkeit des neuartigen Cologne Chip GateMate A1 FPGA untersucht. Zunächst wurde eine Einführung in Strahlungseffekte und ihre Auswirkungen auf elektronische Komponenten gegeben, gefolgt von einem kurzen Überblick auf aktuelle Strahlungsteststandards. Die üblichen Elemente in FPGAs werden diskutiert, gefolgt von Details über GateMate spezifische Elementen sowie eines Überblicks über den Software-Design-Flow für GateMate FPGA Anwendungen. Im Anschluss wird die Entwicklung eines PCBs für Bestrahlungstests des GateMates detailliert. Vier Komponenten des GateMate wurden während drei Strahlungskampagnen getestet, sowie eine Benchmark-Schaltung, um die Strahlungsempfindlichkeit des GateMate mit anderen am CERN getesteten FPGAs zu vergleichen. Die Testarchitektur besteht aus dem DUT FPGA und einem TESTER FPGA, dessen Aufgabe es ist, Eingaben an das DUT zu liefern und dessen Reaktion aufzuzeichnen. Die für alle Tests entwickelten DUT- und TESTER-Designs werden im Detail diskutiert. Schließlich werden die während der Bestrahlungskampagnen erzielten Ergebnisse vorgestellt, die zeigen, dass der GateMate FPGA ähnliche wie andere FPGAs mit vergleichbarer Prozesstechnologie liefert. Lediglich der Benchmark-Test wurde nicht finalisiert, da Probleme bei der Implementierung die Fertigstellung im vorgegebenen Zeitrahmen verhinderten. Die Arbeit schließt mit einer umfassenden Zusammenfassung und einem Ausblick ab. KW - FPGA KW - Radiation qualification KW - CERN KW - LHC KW - GateMate Y2 - 2023 UN - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:dm13-33643 U6 - https://doi.org/10.26205/opus-3364 DO - https://doi.org/10.26205/opus-3364 SP - 118 S1 - 118 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 -