• 전자공학회논문지
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• 제54권6호
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• pp.93-99
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• 2017

본 연구에서는 Xilinx의 Zynq SoC (system on chip)를 이용하여 초음파 신호의 TOF (Time of Flight)를 측정한다. TOF는 특정 거리를 이동하는 데 소요되는 RF (radio frequency) 기준 신호와 초음파 신호의 시간차이로 부터 계산되고, 공기중 초음파의 속도를 곱하여 초음파 이동거리를 알아낸다. 이를 위해 Zynq의 내장 ADC, FIR (finite impulse response) 필터, Kalman 필터로부터 초음파 펄스를 생성하고, RF 인터페이스로부터 RF 기준펄스를 생성한다. Kalman 필터와 RF 인터페이스는 baremetal 멀티프로세싱에 의해 Zynq의 듀얼 프로세서 코어에 c-코드로 프로그래밍하고 나머지 구성 요소들은 Zynq의 FPGA 내에 설계하여, HW/SW co-design을 구현한다. 이를 통해 HW design에 비해 Zynq 자원의 가용률을 낮추고, 설계 시간을 대폭 줄일 수 있었다. 설계 툴로 Vivado IDE (integrated design environment)를 이용하여, 전체 신호처리 시스템을 계층적 블록 다이어그램의 형태로 설계하였다.

• 전기학회논문지
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• 제66권8호
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• pp.1250-1256
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• 2017

In this research, a high-performance ultrasonic positioning system is proposed to track the positions of an indoor mobile object. Composed of an ultrasonic sender (mobile object) and a receiver (anchor), the system employs three ultrasonic time-off-flights (TOFs) and trilateration to estimate the positions of the object with an accuracy of sub-centimeter. On the other hand, because ultrasonic waves are interfered by temperature, wind and various obstacles obstructing the propagation while propagating in air, ultrasonic pulse debounce technique and Kalman filter were applied to TOF and position calculation, respectively, to compensate for the interference and to obtain more accurate moving object position. To perform tasks in real time, ultrasonic signals are processed full-digitally with a Zynq SoC, and as a software design tool, Vivado IDE(integrated design environment) is used to design the whole signal processing system in hierarchical block diagrams. And, a hardware/software co-design is implemented, where the digital circuit portion is designed in the Zynq's fpga and the software portion is c-coded in the Zynq's processors by using the baremetal multiprocessing scheme in which the c-codes are distributed to dual-core processors, cpu0 and cpu1. To verify the usefulness of the proposed system, experiments were performed and the results were analyzed, and it was confirmed that the moving object could be tracked with accuracy of sub-cm.

• 전자공학회논문지
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• 제51권8호
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• pp.148-155
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• 2014

본 연구에서는 Xilinx의 Zynq SoC(system on chip)를 이용하여 초음파신호의 포락선을 검출하기 위한 신호처리 시스템을 설계하였다. 설계 툴로 Vivado IDE(integrated design environment)를 이용하여, 초음파 신호처리를 위한 전체 과정을 계층적 블록의 형태로 설계하였다. 제안된 시스템은 Zynq-7010의 내장 ADC, FIR(finite impulse response) 밴드패스 필터, 절대값 계산모듈, FIR 로우패스 필터 및 Kalman 필터 등으로 구성되며, 최종 단으로서 FIR 로우패스 필터를 사용하는 HW design 방식과 Kalman 필터를 사용하는 HW/SW co-design 방식에 대해 성능과 유효성을 비교하였다. 비교결과, 포락선 검출 성능에 있어서는 두 방식이 서로 유사한 특성을 갖지만, 시스템 개발에 소요되는 시간 측면에서는 HW/SW co-design 방식이 HW design 방식에 비해 훨씬 더 효율적임이 확인되었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.159-164
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• 2013

최근 자동화 시스템에 있어 중요한 요소인 비전과 모션 컨트롤러를 통합한 솔루션이 많이 개발되고 있다. 다만 이러한 솔루션은 비전 처리와 모션 컨트롤을 네트워크로 통합하거나 하나의 모듈에 투 칩 솔루션으로 구성된 경우가 많다. 본 연구에서는 최근에 개발된 확장형 프로세싱 플랫폼인 Zynq-7000을 이용한 비전 및 모션 제어기를 통합한 원 칩 솔루션을 구현하였다. 또한 모션 컨트롤은 제어의 실시간이 보장되면서 대량의 데이터를 처리할 수 있는 개방형 표준 이더넷 호환성을 가지고 있는 산업용 이더넷 프로토콜인 EtherCAT을 적용하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.219-222
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• 2015

하드웨어 검증은 하드웨어 디자인 단계에서 필수 요소이다. 하드웨어 검증은 시뮬레이션 방식과 에뮬레이션 방식으로 나뉘며, 상대적으로 빠른 에뮬레이션 방식을 이용해 최종적으로 하드웨어를 검증한다. 하지만 에뮬레이션 방식 역시 실제 하드웨어의 동작과 비교하면 상당히 느린 편이다. 본 연구는 보다 빠른 에뮬레이션이 가능한 Xilinx의 하이브리드 에뮬레이션 디바이스 Zynq의 성능을 정량화하여 에뮬레이션 장비와 실제 하드웨어 장비의 성능을 비교 및 분석한다. Zynq의 비교 대상으로는 이와 유사한 하드웨어 구조 및 사양을 가진 상용 디바이스 Tegra3를 비교하였다. 실험 결과 Zynq는 Tegra3에 비해 벤치마크의 수행에 있어서 상대적으로 낮은 성능을 보였다. 하지만 Zynq는 에뮬레이션 환경인 것을 감안하면 병렬성이나 벤치마크 실행 속도 측면에서 기존의 에뮬레이션 환경보다 높은 성능을 보여 주었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.186-193
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• 2020

본 논문에서는 Zynq SoC 환경에서 재구성 가능한 하드웨어 가속기를 지원하는 멀티쓰레딩 시스템을 제안한다. 압축된 정지 영상의 픽셀 데이터를 복원하는 고성능 JPEG 디코더를 구현하고 2D-IDCT 함수를 재구성 가능한 하드웨어 가속기로 설계하여 성능을 검증한다. 구현된 시스템에서 최대 4개의 재구성 가능한 하드웨어 가속기는 소프트웨어 쓰레드와 동기화되어 연산을 수행할 수 있으며 이미지 해상도와 압축률에 따라 다른 성능 향상을 보인다. 1080p 해상도 영상의 경우 17:1의 압축률에서 최대 79.11배의 성능 향상과 99fps의 throughput 속도를 보여준다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.925-933
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• 2019

본 논문에서는 Zynq Soc Platform의 부분 재구성 기능을 사용하여 영상 압축으로 생성된 blocking artifacts를 제거하는 후처리 시스템을 설계한다. 높은 연산량을 제공하고 실시간으로 1080p 영상을 처리하도록 부분 재구성이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 영역에 디블로킹 필터를 구현한다. 또한 부분적으로 재구성 가능한 영역을 활용하여 제한된 환경의 임베디드 시스템에서 하드웨어 리소스를 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 제안된 시스템의 실험결과는 디블로킹 필터처리 후 약 0.6dB의 PSNR 향상을 보여준다. Zynq SoC에서 구현된 필터가 동작할 때 68.33mW의 전력을 소모한다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.17-24
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• 2018

Military camera equipment has a problem that observability is inferior due to various shaking factors. In this paper, we propose an image stabilization algorithm considering performance and execution time to solve this problem and implemented it in Zynq SoC. We stabilized both the simple shaking in the fixed observation position and the sudden shaking in the moving observation position. The feature of the input image is extracted by the Sobel edge algorithm, the subblock with the large edge data is selected, and the motion vector, which is the compensation reference, is calculated through template matching using the 3-step search algorithm of the region of interest. In addition, the proposed algorithm can distinguish the shaking caused by the simple shaking and the movement by using the Kalman filter, and the stabilized image can be obtained by minimizing the loss of image information. To demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm, experiments on various images were performed. In comparison, PSNR is improved in the range of 2.6725~3.1629 (dB) and image loss is reduced from 41% to 15%. On the other hand, we implemented the hardware-software integrated design using HLS of Xilinx SDSoC tool and confirmed that it operates at 32 fps on the Zynq board, and realized SoC that operates with real-time processing.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.11-17
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• 2016

본 논문에서는 버스안전을 위한 다중 HD 카메라 기반의 IP통신망 AVB(Audio Video Bridge) 이더넷 케이블을 연동한 FPGA(Xilinx Zynq702)로 멀티뷰어 플랫폼을 제안하였다. 이러한 AVB(IEEE802.1BA) 시스템은 차량용 네트워크에서 다중 HD 비디오와 오디오 디지털 신호의 실시간 전송이 가능하다. 제안한 멀티뷰어 플랫폼은 기존 이더넷 케이블 1Gbps전송과 2-선 100Mbps 스트림 전송방식을 통해 4개의 초광각 HD 카메라로 부터 H.264 비디오 신호를 다중화하기 위한 지연속도의 개선을 위해 FPGA로 설계하였다. 아울러, 차량용 HD 동영상 전송망에서 시간지연을 최소화하기 위한 AVB 플랫폼은 Zynq 702기반의 H.264 AVC 저지연 코덱의 설계 방안을 제안하였다. 이러한 H.264 AVC 코덱의 부호화/복호화 결과확인을 위해 JM 모델을 참조한 PSNR(Peak Signal-to-noise-ratio)을 분석하였다. 설계한 Zynq 702기반의 H.264 AVC CODEC은 다중 HD 카메라의 다중뷰어 동영상 손실 압축에서 화질 손실에 대한 PSNR은 이론 값과 유사한 HW 결과 값을 확인하였다. 이로서 제안한 AVB기반의 다중 HD 카메라 연동형 멀티뷰어 플랫폼은 H.264 AVC CODEC의 저지연 특성이 차량용 특성에 만족함으로서 버스안전을 위한 주변의 오디오와 비디오 영상감시가 가능할 것이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.423-432
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• 2015

본 논문은 IMA (integrated modular avionics) 기반의 공통기능 모듈의 5대 구성 요소 중의 하나인 네트워크 유닛을 구성하는 데 필요한 FC-NIC (fibre channel network interface card)의 설계 제작 및 성능 평가 결과를 나타내고자 한다. 특히 호스트 부하 경감을 위해 zynq SoC (system on chip)를 사용하여 FC-NIC을 구현하였다. 호스트는 송신하고자 하는 메시지 또는 데이터에 대하여 FC 수신자 주소, 호스트 메모리 위치와 크기만을 FC-NIC으로 전달하면 FC-NIC은 DMA (direct memory access)를 통하여 호스트 메모리를 읽는다. FC 상위 프로토콜과 시퀀스 및 인코딩 디코딩은 FC-NIC의 zynq SoC내의 로컬 프로세서와 프로그램어블 로직이 감당하게 되므로 호스트는 외부 통신에 대한 부하를 해소할 수 있다. 설계 및 제작된 FC-NIC은 2.125 Gbps 전송 속도에서 평균 5.47 us의 낮은 end-to-end 레이턴시 특성을 보였으며, IMA기반의 항공 전자 장비의 네트워크로 사용하는 데 적합함을 알 수 있다.