Communications and mass storage in scalable embedded systems

Abstract

Inserido no projecto ECU2010, este documento visa determinar a melhor solução possível para implementação de armazenamento de informação e comunicações de elevado débito para aplicações no âmbito do desporto automóvel. O projecto ECU2010 tem como objectivo a pesquisa de uma nova arquitectura de unidades de controlo electrónico (ECU) para desporto automóvel especialmente centrado no controlo de motores de combustão interna. A nova arquitectura proposta deverá de ser capaz de fazer o controlo de um motor de combustão interna usando os mais modernos modelos de controlo, mas sendo baseada numa modelo de processamento distribuído, composta por módulos de processamento auto-suficientes ao nível de comunicações e armazenamento e de sensores/actuadores com inteligência capazes de processamento prévio de dados. A comunicação entre módulos não será abordada neste documento nem a comunicação com os elementos periféricos de actuação e/ou natureza sensorial, mas sim a comunicação entre os módulos de processamento e um dispositivo de controlo e monitorização, doravante chamado de Anfitrião, que tipicamente será um computador pessoal ou PDA. De igual forma este documento debruçar-se-á sobre uma solução para o armazenamento em massa de informação, principalmente focada no armazenamento de dados históricos resultantes de variáveis de monitorização, processamento intermédio e de actuação. O objectivo deste documento será produzir um conjunto de blocos de electrónica digital reconfiguráveis implementando as funcionalidades atrás mencionadas numa FPGA da Xilinx modelo Spartan 3E, que em conjunto com hardware desenvolvido para o efeito fazem a interface com os dispositivos de suporte e comunicação definidos no documento.

This dissertation is written in the scope of ECU2010 project, and aims to determine the best possible solution for information storage and high speed communications for automotive motorsports applications. The ECU2010 is centred on the research of a new architecture of electronic control units (ECU) for motor sport, focussing on control of internal combustion engines. The proposed new architecture should be capable of controlling an internal combustion engine using the state-of-the art control models, but based on a distributed processing model consisting on self-sufficient processing modules in terms of communications, storage and intelligent enabled sensors/actuators, which of which is able to produce low-level data processing. Communication between modules is not discussed herein, neither communication with the peripheral sensors/actuators. Instead, focus will be given to the communication between the processing modules and a control and monitoring device, hereinafter called the Host, that will be typically a personal computer or PDA. This document will analyse and propose a solution for information mass storage and retrieval to a host system, mainly focused on historical data produced by variable monitoring and processing. The purpose of this document outcome is to produce a set of reconfigurable digital electronic IP cores, implementing features mentioned above in a Spartan 3E Xilinx FPGA.