Sistemi Misti Analogico-Digitali in SystemC: SystemC-WMS

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1 Sistemi Misti Analogico-Digitali in SystemC: Simone Orcioni Giorgio Biagetti, Massimo Conti DEIT, Dipartimento di Elettronica, Intelligenza artificiale e Telecomunicazioni Università Politecnica delle Marche GE 2006 Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

2 Stato dell arte Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche: SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal) Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali diretti Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari MoC: SDF & rete elettrica lineare (Wave Mixed Signal) Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli effetti di carico Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente come DAE di indice 1 MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato, espresso in funzione dei parametri d onda Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

3 Stato dell arte Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche: SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal) Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali diretti Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari MoC: SDF & rete elettrica lineare (Wave Mixed Signal) Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli effetti di carico Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente come DAE di indice 1 MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato, espresso in funzione dei parametri d onda Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

4 Stato dell arte Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche: SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal) Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali diretti Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari MoC: SDF & rete elettrica lineare (Wave Mixed Signal) Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli effetti di carico Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente come DAE di indice 1 MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato, espresso in funzione dei parametri d onda Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

5 Stato dell arte Simulazione di sistemi eterogenei che comprendono parti analogiche: SystemC-AMS (Analog & Mixed Signal) Modellizzazione a blocchi tramite Signal Flow Graph con segnali diretti Attualmente possono essere modellati solo sistemi lineari MoC: SDF & rete elettrica lineare (Wave Mixed Signal) Nuove interfacce analogiche e canali, capaci di tener conto degli effetti di carico Sistemi non-lineari esprimibili localmente come ODE, globalmente come DAE di indice 1 MoC: Interconnessione di sistemi non lineari con spazio di stato, espresso in funzione dei parametri d onda Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

6 Modelli di Moduli Analogici Modello non lineare con spazio di stato: { ẋ = f(x, a) b = g(x, a) Onda Incidente e Riflessa: j i j v j j a j b j aj 2 bj 2 : potenza entrante alla porta j Wavechannels i 1 i 3 a 1 a 3 a 1 a 3 v v b 1 3 b 1 b 3 1 b 3 a 2 b 2 a 2 b 2 i 2 v 2 i 1 v 1 v 3 i 2 i 3 Connessione Parallela Connessione Serie Interfaccie analogiche come Scattering Junctions v 2 Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

7 Esempio di Applicazione Example (Half-bridge inverter per forni ad induzione) snubber CONTROL wave_source bridge switch1 switch2 filter load Schema elettrico Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

8 Esempio di Applicazione Example (Half-bridge inverter per forni ad induzione) snubber CONTROL wave_source bridge switch1 switch2 mains rectified chopped shunt filter load Schema di interconnessione di moduli e wavechannel Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

9 Risultati della simulazione Corrente nel carico RLC simulink SystemC i(load) [A] time [us] Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

10 Risultati della simulazione Tensione attraverso gli interruttori 500 simulink SystemC v(chopped) [V] time [us] Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

11 Risultati della simulazione Tempi di simulazione (s) Matlab TM Simulazione con t di 5 ns su un processore Intel TM Pentium TM M a 1000 MHz. Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

12 Bibliografia e Conclusioni Bibliografia Giorgio Biagetti, Marco Caldari, Massimo Conti, and Simone Orcioni. Extending SystemC to analog modeling and simulation. In Christoph Grimm, editor, Languages for system specification, CHDL, chapter 15, pages Kluwer Academic Publishers, Simone Orcioni, Giorgio Biagetti, and Massimo Conti. Systemc-WMS: Mixed signal simulation based on wave exchanges. In Alain Vachoux, editor, Advances in specification and design languages for SoC, in press, Kluwer Academic Publishers, Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

13 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

14 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

15 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

16 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

17 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6

18 Bibliografia e Conclusioni Caratteristiche principali del : Simulazione ad alto livello di sistemi misti analogico-digitali Definizione di un interfaccia analogica standard basata sui parametri a, b Facile integrazione di complessi sistemi eterogenei Riusabilità dei moduli analogici Possibilità di modeling di sistemi lineari e non-lineari home page Simone Orcioni (DEIT) GE / 6