Sviluppo di un ambiente di progettazione automatica di circuiti analogici

Negli ultimi anni sistemi elettronici misti hardware/software si sono diffusi sia a livello
industriale che nell’ambito dell’elettronica di consumo. Questa tendenza ha alimentato
la ricerca e lo sviluppo di nuovi ambienti di progettazione che aiutassero il progettista
nella realizzazione di sistemi ibridi, riducendo notevolmente i tempi che intercorrono fra
l’ideazione di di un sistema hardware/software e la sua realizzazione fisica.
Il progetto del tool CodeSimulink, avviato dal Dipartimento di Elettronica del Politecnico
di Torino, si inserisce in questo contesto: CodeSimulink è un ambiente di coprogettazione
hardware/software che utilizza SimulinkTM come interfaccia utente e strumento di
simulazione. Per ogni blocco si possono definire dei parametri che permettono di emulare,
le caratteristiche del dispositivo fisico che esegue la stessa funzione del blocco. Inoltre, in
fase di simulazione, è possibile fornire un’analisi funzionale o delle prestazioni del sistema,
per ottenere stime sulla potenza dissipata, la velocità o il costo del sistema reale. Infine, il
tool permette di estrarre, a partire da un modello SimulinkTM così definito, una descrizione
hardware digitale in linguaggio VHDL o una descrizione software nel linguaggio C.
Il progetto sviluppato in questa tesi si propone di estendere le caratteristiche del tool
CodeSimulink anche nell’ambito hardware analogico: la prima parte del lavoro consiste
nel definire per un certo numero di blocchi CodeSimulink, il circuito elettronico reale che
esegue la stessa funzione del blocco. A questo punto sarà possibile scegliere i componenti
elettronici reali che costituiscono il circuito equivalente partire dai parametri introdotti
per descrivere il comportamento “analogico” del blocco in simulazione. La seconda parte
della tesi è incentrata sulla traduzione di un modello CodeSimulink descritto in hardware
analogico in un file circuito (.cir) da utilizzare per la simulazione in Spice. Sia la prima
parte del progetto che la seconda sono state realizzate con la programmazione in codice
MATLABTM.
La tesi viene strutturata nel seguente modo:
Capitolo 1 : viene presentato in generale il problema della coprogettazione e viene descritto
l’ambito in cui si inserisce il progetto svolto.
Capitolo 2 : viene illustrato il problema del compilatore hardware analogico e vengono
analizzati i principali comandi necessari per implementare i sottocircuiti in questo
linguaggio.
Capitolo 3 : viene descritta la realizzazione del database di componenti elettronici reali,
necessario per descrivere i circuiti equivalenti di ogni blocco CodeSimulink.
I
Capitolo 4 : vengono presentati gli algoritmi per selezionare i componenti elettronici
del database. Per ogni blocco CodeSimulink trattato vengono presentati i rispettivi
algoritmi di ricerca, sia per i componenti passivi che per quelli attivi.
Capitolo 5 : vengono descritte le modifiche apportate al compilatore e le nuove funzioni
introdotte per l’estensione hardware analogica del tool.
Capitolo 6 : in un modello di esempio, vengono illustrate le tecniche di scelta dei componenti
e la conseguente compilazione in linguaggio Spice del diagramma.
Capitolo 7 : vengono proposte le possibili modifiche implementabili per estendere ulteriormente
la descrizione hardware analogica di CodeSimulink.
Appendice A : tutti i circuiti equivalenti dei blocchi trattati vengono analizzati nello
specifico e per ognuno di essi vengono ricavate le formule principali che hanno
permesso di definire gli algoritmi di ricerca dei componenti
Appendice B : vengono riportati i listati per tutte le funzioni realizzate.