13
Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach תתתת תתתתתתת תתתתתתת תתתתתתh speed digital systems laboratory תתתת- תתתתתתת תתתתתתתת תתתתתת תתתתתתת תתתתתת תתתתTechnion - Israel institute of technology department of Electrical Engineering )תתתת( תת”ת תתתתת תתתתתתSubject: GPS/INS Computing System תתתתת תתתת2009 1

Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Solution – top design המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory 3

Citation preview

Page 1: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Performed by:Alexander Pavlov David DombInstructor: Mony Orbach

High speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל

הפקולטה להנדסת חשמל

Technion - Israel institute of technologydepartment of Electrical Engineering

דו”ח סיכום פרויקט )סופי(Subject:

GPS/INS Computing System

2009סמסטר אביב 1

Page 2: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

AbstractHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

2

Developed in the “Technion” and Implements the tightly coupled INS/GPS navigation unit, with the particle filter.

The algorithm stages:

Page 3: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Solution – top designHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

3

Page 4: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Basic ArchitectureHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

•24Bit words data bus.• FIFO-Like streaming interfaces ( Request + Empty / Full )• Controlled By Start/Finished activation mechanism

4

BasicStreaming

Block

Start Finished

Data outRead Request Empty

Control

Input Path

Output Path

Page 5: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Particle Propagation UnitHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

5

clockresetstart

finish

ParticlePropagation

Unit

X[0..439]

INS[0..287]X_OUT[0..439]

Page 6: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Particle Propagation UnitHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

6

Propagation Unit 1

Propagation Unit 2

Propagation Unit 6

MUX(6 to 1)

Propagationtimingcontrol

Page 7: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Single Particle Propagation Data FlowHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

7

Propagationflow

control

Page 8: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Estimation UnitHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

8

clockreset

New_Data_In

Estimation_Ready

EstimationUnit

X[0..439]

W[0..23]ESTIMATED_DATA

[0..439]

Page 9: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Estimation UnitHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

9

W

X Σ Estimated Data×

Page 10: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Physical ImplementationHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

10

Physical implementation of entire design was unsuccessful due to lack of FPGA resources.

Therefore, only 1 of the 6 parallel “propagation unit” blocks was implemented.

A design with 6 prop units will need approximately: • 130K combinational ALUTs )85K available(.• 162K logic registers )85.2K available(.• 20M block memory bits )8.25M available(.• 4074 DSP blocks )896 available(.

Page 11: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Timing AnalysisHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

11

The implemented design of 1 prop unit produced:• Particle LATENCY – 97 clock cycles )from “start” to “finish”(

@100MHz = 1uSec• Throughput of 38 clock cycles )from “finish” to “finish”(

@100MHz = 380nSec The total time with the implemented design of 1 prop

unit produced was 30,000 particles in 1,140,059 100MHz clocks = 11.4mSec.

Page 12: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Accuracy AnalysisHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

12

We have encountered many problems while trying to test our results:• The “Generic program” for 1 FPGA did not work correctly – we were unable to

control the inputs to the design.• The “Generic program” for 4 FPGAs did not work as anticipated with the SW data

files:o The SW data input files were arranged not according to the “bits order” agreed

upon.o The program’s data output files did not reflect the output values from our

design correctly. We have made a manual accuracy check for one particle, by comparing the

result as viewed with the “signal tap” tool to the SW result. For the tested particle, we got a location result which was different from the SW

result by 0.0002%

Page 13: Performed by: Alexander Pavlov David Domb Instructor: Mony Orbach המעבדה למערכות ספרתיות מהירות High speed digital systems laboratory הטכניון - מכון

Project SummaryHigh speed digital systems laboratoryהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

13

Implementation of our design - PARTIAL - due to lack of FPGA resources.

Design testing and integration - PARTIAL - due to problems with the testing environments and no cooperation from other design teams )which finished their project(.

In terms of possibility – it seems that it is possible to implement the “Propagation” and “Estimation” stages of the project, within the necessary timing requirements, on a better, more powerful FPGA )without changing the design(