FPGARLab: Nutzung von FPGA-Design und -Verifizierung durch ein intelligentes, cyber-physisches, kollaboratives Fernlabor

Die Architektur von Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) ermöglicht es Nutzern, Hardware zu programmieren und neu zu konfigurieren, wodurch Flexibilität und Anpassungsfähigkeit geboten werden. FPGAs haben sowohl in der akademischen Forschung als auch in industriellen Kontexten aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen beträchtliche Aufmerksamkeit erregt. Der Unterricht in Hardwaredesign, der direkten Zugang zu spezifischen Hardware-Plattformen für abschließende Tests erfordert, steht vor Herausforderungen mit FPGAs, die nicht leicht unter mehreren Nutzern geteilt werden können. Der verstärkte Einsatz von Fernlabor-Systemen hat dieses Problem angegangen, indem der Zugriff auf verschiedene Geräte und Geräte von unterschiedlichen geografischen Standorten ermöglicht wird, was einen Anstieg in der Ingenieurausbildung und der industriellen Forschung mit sich gebracht hat. Der traditionelle Laboransatz hat sich mit der Integration von Computern, elektronischen Geräten und dem Internet gewandelt und ein neuartiges Paradigma in der Laborpraxis hervorgebracht, das als Fernlabor-System bekannt ist. Dieses System ermöglicht es Nutzern, Laborgeräte nach Belieben zu nutzen und fördert selbstgesteuertes Lernen. Dieses Papier zeigt eine intelligente, basierend auf einem cyber-physischen System, Plattform für den Fernzugriff auf FPGA-Kits, die eine kollaborative Problemlösung über eine Weboberfläche ermöglicht. Das System verwaltet autonom Logikdesign, Synthese und Simulation, maßgeschneidert für FPGAs. Als Gateway bietet es den Nutzern vollständige Kontrolle über FPGA-Entwicklungsboards, einschließlich Peripheriegeräte mit Echtzeit-Feedback über Video-Streaming und Live-Chat. Dieses vorgeschlagene intelligente cyber-physische System besitzt auch die Fähigkeit, mehrere und unterschiedliche FPGA-Entwicklungsboards durch intelligente Lichtsteuerung und Energiesparmodus zu überwachen, wodurch die Gesamteffizienz des Systems gesteigert wird. Dieses ausgeklügelte Design bietet den Vorteil, Studierenden Laborübungen oder industrielle Schulungen durchzuführen, bei denen FPGA-Hardware gleichzeitig von zahlreichen Nutzern genutzt werden muss.