Sviluppo di un correlatore in tempo reale per applicazioni di prospezione acustica bidimensionale Laureando: Francesco Armani Relatore: Antonio Boscolo Correlatori: Giuseppe Boscolo Alessandro Cont

OBIETTIVI Dispositivo embedded per lelaborazione dati Da inserire in uno strumento di misura –Tempo di elaborazione <50ms

SPECIFICHE Sequenza dati digitali Lunghezza: 8000 elementi Ampiezza: 1bit Velocità: 1Mbit/s Acquisizione e memorizzazione Elaborazione sequenze Oggetto della misura Testa di misura Elaborazione

SPECIFICHE Due sequenze consecutive differiscono per: –Rumore –Ritardo variabile (Profilo di ritardo) X 1 [n] = f[n] + N 1 [n] X 2 [n] = f[n + [n]] + N 2 [n]

ESTRAZIONE PROFILO DI RITARDO Ritardo variabile: –Come prima ma correlazione di sottosequenze Ritardo costante: –Correlazione dei due segnali R xy –Ricerca del massimo X1 X2 X

CALCOLO DELLA CORRELAZIONE Somma di convoluzione C[k]= n X 1 [n]X 2 [n+k] FFT e IFFT Caso binario: AND, incrementa e shift Profondità limitata a 20bit Algoritmo veloce Dispositivi dedicati Realizzazione del dispositivo Spazio di memoria per risultati intermedi

CALCOLO DELLA CORRELAZIONE Numero di operazioni –Soluzione full software: 4*10 6 –Soluzione mista: 0.7*10 6 SW 0.16*10 6 HW

LA SCELTA: ARCHITETTURA MISTA –Operazioni ripetitive ma semplici –Realizzabile con componenti discreti –Meno lavoro al controllore CORRELATORE HARDWARE IN CONTROLLORE Correlazione di sottosequnze Ricerca del massimo Memorizzazione indice

ELABORAZIONE Start Scansione sequenze Leggi valore correlazione e confronta con max Fine sequenze ? Incrementa shift sequenza Shift = 20? End Acquisizione 2 sequenze No Si No

ELABORAZIONE Problema ai bordi delle sottosequenze overlapp

SVILUPPO Ogni ciclo di clock: –Una lettura in memoria –Un prodotto logico –Unaccumulazione

SVILUPPO Memorie ad accesso diretto Contatori per gestire gli indirizzi Accesso sequenziale ai dati

VERIFICA FUNZIONALITÀ Software in LabView per lemulazione testa di misura Interfaccia USB-FIFO con il controllore

VERIFICA FUNZIONALITÀ X 1 [n] D.U.T [n] +N 1 [n] +N 2 [n] [n] X 2 [n]

VERIFICA FUNZIONALITÀ Misura Segnale/Rumore: Rapporto di potenze

TEST-1: ASSENZA DI RUMORE

TEST-2: S/N=1

TEST-3: S/N=0,25

TEST-4: S/N=0,25, MEDIA

CONCLUSIONI Alimentazione5V, 150mA Velocità di acquisizioneFino a 60Mbit/s Lunghezza massima sequenze memorizzabili 64kbit Numero sequenze memorizzabili 2, espandibile fino a 32 Tempo di correlazione, 20 bit di profondità 8kbit23 ms 2kbit6 ms

CONCLUSIONI Obiettivi Flessibilità Possibilità integrazione Vincoli di tempo (<50ms) Sistema embedded Controllore generico