Dynamic Voltage Scaling Dissertação para obtenção do Grau de ...

4. Demonstrador FPGA
4.1 Introdução
Com o objectivo de demonstrar o potencial do Sensor Global apresentado nesta dissertação, foi
desenvolvida uma plataforma de demonstração utilizando uma FPGA para implementação do sensor
e de um circuito digital complexo para simular a carga correspondente a um processador comum. A
opção de utilizar uma FPGA prende-se com o facto de ser um meio de desenvolvimento
extremamente rápido para obter resultados experimentais e ser um meio frequentemente usado na
emulação de soluções que se pretendem implementar em ASICs. Apesar do teste ao sensor ser feito
recorrendo a um FPGA, o objectivo é poder demonstrar o seu funcionamento em SoC. Por esta
razão, grande parte do código VHDL implementado foi descrito ao nível da porta lógica ao invés do
respectivo comportamento. Este nível de detalhe permite realizar optimizações importantes para o
desempenho do sensor, aproximando esta implementação em FPGA da implementação em silício no
SoC.
4.2 Arquitectura
Para poder implementar um sistema de ajuste automático que consiga de forma independente
controlar a sua própria tensão de alimentação, é necessário recorrer a mais alguns dispositivos extra
que suportem as instruções de controlo geradas na FPGA. Esta situação implica fazer algumas
alterações físicas na placa de circuito impresso da FPGA original [15] de modo a permitir a utilização
de uma fonte de tensão externa na alimentação dos 1,2V fornecida ao chip da Xilinx ® . O objectivo é
criar uma arquitectura fechada onde o controlador do sensor consegue configurar a tensão de
alimentação desejada (Figura 4.1).
Figura 4.1 – Arquitectura de funcionamento do demonstrador
Neste caso, o módulo que disponibiliza a alimentação externa é um conversor DCDC com
tensão de saída programável através de protocolo SPI. Para implementar o circuito digital cuja
alimentação é optimizada, foi usado um multiplicador de 16 bits com autoteste, tendo em vista uma
avaliação periódica da eventual ocorrência de falhas no processamento. Após uma calibração inicial,
o mecanismo Sensor Global mais algoritmo de controlo deverá ser capaz de operar dinamicamente,
ajustando-se às condições de temperatura ou envelhecimento sem qualquer interferência do
utilizador e sem interferir com a funcionalidade implementada no circuito.
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