Controller implementation using analog reconfigurable hardware (FPAA)

This Thesis has the main target to make a research about FPAA/dpASPs devices and technologies applied to control systems. These devices provide easy way to emulate analog circuits that can be reconfigurable by programming tools from manufactures and in case of dpASPs are able to be dynamically reconfigurable on the fly. It is described different kinds of technologies commercially available and also academic projects from researcher groups. These technologies are very recent and are in ramp up development to achieve a level of flexibility and integration to penetrate more easily the market. As occurs with CPLD/FPGAs, the FPAA/dpASPs technologies have the target to increase the productivity, reducing the development time and make easier future hardware reconfigurations reducing the costs. FPAA/dpAsps still have some limitations comparing with the classic analog circuits due to lower working frequencies and emulation of complex circuits that require more components inside the integrated circuit. However, they have great advantages in sensor signal condition, filter circuits and control systems. This thesis focuses practical implementations of these technologies to control system PID controllers. The result of the experiments confirms the efficacy of FPAA/dpASPs on signal condition and control systems.

Implementation of Multi-Core Processor Based on PLASMA (Most MIPS I) IP Core

Multi-core processors is a design philosophy that has become mainstream in scientific and engineering applications. Increasing performance and gate capacity of recent FPGA devices has permitted complex logic systems to be implemented on a single programmable device. By using VHDL here we present an implementation of one multi-core processor by using the PLASMA IP core based on the (most) MIPS I ISA and give an overview of the processor architecture and share theexecution results.

Étude de la réponse du détecteur ATLAS-MPX aux neutrons rapides

Les détecteurs ATLAS-MPX sont des détecteurs Medipix2-USB recouverts de convertisseurs de fluorure de lithium et de polyéthylène pour augmenter l’efficacité de détection des neutrons lents et des neutrons rapides respectivement. Un réseau de quinze détecteurs ATLAS-MPX a été mis en opération dans le détecteur ATLAS au LHC du CERN. Deux détecteurs ATLAS-MPX de référence ont été exposés à des sources de neutrons rapides 252 Cf et 241 AmBe ainsi qu’aux neutrons rapides produits par la réaction 7Li(p, xn) pour l’étude de la réponse du détecteur à ces neutrons. Les neutrons rapides sont principalement détectés à partir des protons de recul des collisions élastiques entre les neutrons et l’hydrogène dans le polyéthylène. Des réactions nucléaires entre les neutrons et le silicium produisent des particules-α. Une étude de l’efficacité de reconnaissance des traces des protons et des particules-α dans le détecteur Medipix2-USB a été faite en fonction de l’énergie cinétique incidente et de l’angle d’incidence. L’efficacité de détection des neutrons rapides a été évaluée à deux seuils d’énergie (8 keV et 230 keV) dans les détecteurs ATLAS-MPX. L’efficacité de détection des neutrons rapides dans la région du détecteur couverte avec le polyéthylène augmente en fonction de l’énergie des neutrons : (0.0346 ± 0.0004) %, (0.0862 ± 0.0018) % et (0.1044 ± 0.0026) % pour des neutrons rapides de 2.13 MeV, 4.08 MeV et 27 MeV respectivement. L’étude pour déterminer l’énergie des neutrons permet donc d’estimer le flux des neutrons quand le détecteur ATLAS-MPX est dans un champ de radiation inconnu comme c’est le cas dans le détecteur ATLAS au LHC.

Intégration d'un système d'exploitation dans le flot de développement logiciel/matériel

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Modélisation et réalisation de la couche physique du système de communication numérique sans fil, WiMax, sur du matériel reconfigurable

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Parallelization of SAT on Reconfigurable Hardware

Quoique très difficile à résoudre, le problème de satisfiabilité Booléenne (SAT) est fréquemment utilisé lors de la modélisation d’applications industrielles. À cet effet, les deux dernières décennies ont vu une progression fulgurante des outils conçus pour trouver des solutions à ce problème NP-complet. Deux grandes avenues générales ont été explorées afin de produire ces outils, notamment l’approche logicielle et matérielle. Afin de raffiner et améliorer ces solveurs, de nombreuses techniques et heuristiques ont été proposées par la communauté de recherche. Le but final de ces outils a été de résoudre des problèmes de taille industrielle, ce qui a été plus ou moins accompli par les solveurs de nature logicielle. Initialement, le but de l’utilisation du matériel reconfigurable a été de produire des solveurs pouvant trouver des solutions plus rapidement que leurs homologues logiciels. Cependant, le niveau de sophistication de ces derniers a augmenté de telle manière qu’ils restent le meilleur choix pour résoudre SAT. Toutefois, les solveurs modernes logiciels n’arrivent toujours pas a trouver des solutions de manière efficace à certaines instances SAT. Le but principal de ce mémoire est d’explorer la résolution du problème SAT dans le contexte du matériel reconfigurable en vue de caractériser les ingrédients nécessaires d’un solveur SAT efficace qui puise sa puissance de calcul dans le parallélisme conféré par une plateforme FPGA. Le prototype parallèle implémenté dans ce travail est capable de se mesurer, en termes de vitesse d’exécution à d’autres solveurs (matériels et logiciels), et ce sans utiliser aucune heuristique. Nous montrons donc que notre approche matérielle présente une option prometteuse vers la résolution d’instances industrielles larges qui sont difficilement abordées par une approche logicielle.

A compact pentagonal monopole antenna for portable UWB systems

Design of a compact microstrip-fed ultra-wideband antenna suitable for USB dongle and other such space constraint applications is presented. The structure consists of a pentagonal monopole element and a modified ground plane that gives an impedance bandwidth from 2.8 to 12 GHz. Radiation patterns are stable and omni-directional throughout the band with an average gain of 2.84 dBi. The antenna occupies only 11 × 30 mm2 on FR4 substrate with permittivity 4.4.

A Beacon based Localization System for Autonomous Mobile Robots and its Applications in Traffic and Transport Control

ACCURATE sensing of vehicle position and attitude is still a very challenging problem in many mobile robot applications. The mobile robot vehicle applications must have some means of estimating where they are and in which direction they are heading. Many existing indoor positioning systems are limited in workspace and robustness because they require clear lines-of-sight or do not provide absolute, driftfree measurements.The research work presented in this dissertation provides a new approach to position and attitude sensing system designed specifically to meet the challenges of operation in a realistic, cluttered indoor environment, such as that of an office building, hospital, industrial or warehouse. This is accomplished by an innovative assembly of infrared LED source that restricts the spreading of the light intensity distribution confined to a sheet of light and is encoded with localization and traffic information. This Digital Infrared Sheet of Light Beacon (DISLiB) developed for mobile robot is a high resolution absolute localization system which is simple, fast, accurate and robust, without much of computational burden or significant processing. Most of the available beacon's performance in corridors and narrow passages are not satisfactory, whereas the performance of DISLiB is very encouraging in such situations. This research overcomes most of the inherent limitations of existing systems.The work further examines the odometric localization errors caused by over count readings of an optical encoder based odometric system in a mobile robot due to wheel-slippage and terrain irregularities. A simple and efficient method is investigated and realized using an FPGA for reducing the errors. The detection and correction is based on redundant encoder measurements. The method suggested relies on the fact that the wheel slippage or terrain irregularities cause more count readings from the encoder than what corresponds to the actual distance travelled by the vehicle.The application of encoded Digital Infrared Sheet of Light Beacon (DISLiB) system can be extended to intelligent control of the public transportation system. The system is capable of receiving traffic status input through a GSM (Global System Mobile) modem. The vehicles have infrared receivers and processors capable of decoding the information, and generating the audio and video messages to assist the driver. The thesis further examines the usefulness of the technique to assist the movement of differently-able (blind) persons in indoor or outdoor premises of his residence.The work addressed in this thesis suggests a new way forward in the development of autonomous robotics and guidance systems. However, this work can be easily extended to many other challenging domains, as well.

Non-destructive evaluation of photovoltaic materials and solar cells using Photoluminescence

Photoluminescence (PL) spectroscopy is an optical technique that has emerged successful in the field of semiconductor material and device characterization. This technique is quite a powerful one which gives idea about the defect levels in a material, the band gap of the material, composition as well as material quality. Over the recent years it has received an elevation as a mainstream characterization technique. This thesis is an attempt to characterize each individual layer used in a thin film solar cell with special focus on the electrical properties. This will be highly beneficial from the lab as well as industrial point of view because electrical measurements generally are contact mode measurements which tend to damage the surface. As far as a thin film solar cell is concerned, the constituent layers are the transparent conducting oxide (TCO), absorber layer, buffer layer and top electrode contact. Each layer has a specific role to play and the performance of a solar cell is decided and limited by the quality of each individual layer. Various aspects of PL spectroscopy have been employed for studying compound semiconductor thin films [deposited using chemical spray pyrolysis (CSP)] proposed for solar cell application. This thesis has been structured in to seven chapters

Reconfigurable Architectures for General-Purpose Computing

General-purpose computing devices allow us to (1) customize computation after fabrication and (2) conserve area by reusing expensive active circuitry for different functions in time. We define RP-space, a restricted domain of the general-purpose architectural space focussed on reconfigurable computing architectures. Two dominant features differentiate reconfigurable from special-purpose architectures and account for most of the area overhead associated with RP devices: (1) instructions which tell the device how to behave, and (2) flexible interconnect which supports task dependent dataflow between operations. We can characterize RP-space by the allocation and structure of these resources and compare the efficiencies of architectural points across broad application characteristics. Conventional FPGAs fall at one extreme end of this space and their efficiency ranges over two orders of magnitude across the space of application characteristics. Understanding RP-space and its consequences allows us to pick the best architecture for a task and to search for more robust design points in the space. Our DPGA, a fine- grained computing device which adds small, on-chip instruction memories to FPGAs is one such design point. For typical logic applications and finite- state machines, a DPGA can implement tasks in one-third the area of a traditional FPGA. TSFPGA, a variant of the DPGA which focuses on heavily time-switched interconnect, achieves circuit densities close to the DPGA, while reducing typical physical mapping times from hours to seconds. Rigid, fabrication-time organization of instruction resources significantly narrows the range of efficiency for conventional architectures. To avoid this performance brittleness, we developed MATRIX, the first architecture to defer the binding of instruction resources until run-time, allowing the application to organize resources according to its needs. Our focus MATRIX design point is based on an array of 8-bit ALU and register-file building blocks interconnected via a byte-wide network. With today's silicon, a single chip MATRIX array can deliver over 10 Gop/s (8-bit ops). On sample image processing tasks, we show that MATRIX yields 10-20x the computational density of conventional processors. Understanding the cost structure of RP-space helps us identify these intermediate architectural points and may provide useful insight more broadly in guiding our continual search for robust and efficient general-purpose computing structures.

Educastur Mochila Digital 2007 : recopilación de aplicaciones portables.

Resumen basado en la publicación

Análisis de iniciativas de memoria colectiva de víctimas del conflicto armado en Colombia a través de expresiones artísticas musicales en Bogotá. Periodo 1991−2010

Dentro del conflicto armado en Colombia, algunas expresiones artísticas musicales se han convertido en mecanismos alternativos de construcción de memoria colectiva, al rescatar y hacer público memorias de individuos y hechos violentos que los relatos oficiales de poder pretenden olvidar.

Pena de muerte en Colombia visión formal y visión real. Estudio de Caso: La masacre de El Salado

Este trabajo final de grado evalúa la existencia de la pena de muerte en Colombia en su visión formal y real, a través del estudio de caso de la masacre de El Salado, en la cual las Autodefensas Unidas de Colombia toman la justicia en sus manos ejecutando a más de 60 civiles. Inicialmente se hace una descripción de cómo se ha tratado el tema de la pena de muerte a lo largo de la historia, dando una breve apreciación de lo que representa y ha representado para la civilización occidental, así como del concepto y de los tipos de penas de muerte y ejecuciones. Seguidamente se describe la historia de la pena de muerte en Colombia; como ha sido planteada la discusión del tema y como ha sido abordada institucionalmente desde la Constitución colombiana. Posteriormente se hace una breve descripción de los hechos que acontecieron durante la masacre de El Salado, los juicios aplicados, los medios de eliminación bélica y no bélica que allí tuvieron lugar y las consecuencias psicosociales para la población. La masacre tuvo lugar entre el 16 y el 21 de febrero del 2000. Finalmente se evalúa el concepto de pena de muerte y cómo ha sido la visión formal de su aplicación, así como la responsabilidad del Estado ante la aplicación de esta por parte de actores armados no institucionales. Asimismo, se evalúa la existencia de la pena de muerte desde tres puntos de vista: desde el Estado, desde las victimas y desde los victimarios.

Divergencias y convergencias en la Cooperación internacional Colombia-México en materia de tráfico de drogas: Lucha contra los carteles de drogas. 2003-2010

El interés principal de este estudio de caso es analizar y caracterizar el fenómeno del Crimen Organizado (CO) en México y Colombia, y su manifestación a través de estructuras criminales como carteles de droga (en el caso mexicano), y BACRIM, FARC y grupos insurgentes (en el caso colombiano), para luego analizar y evaluar cuáles han sido las tendencias de convergencia y divergencia en el marco de cooperación de estos países en torno al tráfico de droga en un periodo comprendido entre el 2003 al 2010.

Evaluación de la ciencia y tecnología como instrumento de intervención del Estado en la Política Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación

El uso de instrumentos y directrices en la política pública para la modelación de los resultados de la actividad científica y tecnológica ha sido frecuente en el Estado colombiano. Este trabajo bajo la ‘teoría de la regulación’ de Black, examina el Modelo de Medición de Grupos de Investigación y de calificación de Revistas Científicas –Publindex- de Colciencias, como instrumentos de intervención del Estado, fundados en el uso de indicadores bibliométricos y cienciométricos. Para ello, se da respuesta a interrogantes referidos a la auto-organización de la ciencia; su relación con el Modelo de Grupos de Investigación, la influencia que dicho modelo tiene sobre la libertad de investigación; las implicaciones que tiene el otorgar categoría o status a los Grupos por actos estatales y la conveniencia de que el Estado tenga un sistema de incentivos para el examen de información científica y técnica originada en indicadores científicos, entre otros. Se busca en síntesis, aportar elementos que permitan, desde una perspectiva sistémica e interdisciplinaria explicar algunas de las razones por las cuales los elementos involucrados en la estructuración de la normativa de ciencia y tecnología, pueden inducir a afectaciones negativas y positivas en el quehacer científico y tecnológico.