Realisierung von Regler- und Signalverarbeitungsfunktionen eingebetteter Systeme direkt auf Gatterebene und ihre Implementierung mit Programmierbarer Logik

Die Informationsverarbeitung mechatronischer Systeme bildet das Bindeglied zwischen Sensoren und Aktoren, welche an den Schnittstellen zu realen physikalischen Systemen unter harten Echtzeitbedingungen bedient werden müssen. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, eine bessere Skalierbarkeit der Hard- und Software zur Implementierung von typischen Steuer-, Regler- und Signalverarbeitungsfunktionen mechatronischer Systeme zu erreichen. Basierend auf einem datenflußgetriebenen bitseriellen Implementierungsansatz, kann eine sehr effiziente Abbildung dieser Algorithmen direkt auf Gatterebene erfolgen, die speziell auf die Anforderungen an der Nahtstelle zwischen Sensoren, Informationsverarbeitung und Aktuatoren zugeschnitten ist. Im Rahmen der Untersuchungen wird eine umfassende Bibliothek von Grundmodulen aufgebaut, aus denen sich typische Steuer-, Regler und Signalverarbeitungsfunktionen synthetisieren lasse. Alle Grundmodule, zusammengesetzte höhere Funktionen und Testumgebungen werden in VHDL implementiert. Ausgehend von diesen Komponenten wird eine Entwicklungsumgebung erstellt, welche die Spezifikation, die Simulation und die Synthese von Steuer-, Regler- und Signalverarbeitungsfunktionen unterstützt und somit die Methode für einen breiteren Anwenderkreis verfügbar macht. Die praktische Erprobung erfolgt anhand aussagekräftiger Entwurfsbeispiele mit Implementierungen auf der Basis von FPGAs.