Themen für wissenschaftliche Arbeiten FPGA, ASIC, VHDL

[Maaa (Gast)]

Hey Leute,

Ich darf in meinem Studium im Modul "Embedded Hardware Design" eine 
Vertiefungsarbeit schreiben und muss mir dazu ein Thema einfallen 
lassen. In dem Modul mussten wir vorher eine Klausur schreiben und nach 
bestandener Prüfung müssen wir durch eine wissenschaftliche Arbeit unser 
Wissen "vertiefen".

Im Vorfeld haben wir uns stark mit VHDL beschäftigt. FPGA's und ASIC 
wurden eher beiläufig mit im Modul untergebracht.

Leider fällt es mir schwer ein Thema zu finden, das Raum für 
"wissenschaftliche Erkenntnisse" lässt. Eine simple Entwicklung eines 
z.B. Getränkeautomats, sehe ich nicht als wissenschaftliche Erkenntnis. 
Daher wende ich mich an euch: Habt ihr Ideen zu wissenschaftlichen 
Arbeiten?

Jede Idee oder Vorschlag ist gerne willkommen. Ich freue mich auf eure 
Rückmeldung =)

Vielen Dank im Voraus!!

[dumdidum (Gast)]

"Leider fällt es mir schwer ein Thema zu finden," ist das nicht eher 
Aufgabe des Betreuers? Wenn man ein Thema hat kann man natürlich eines 
Vorschlagen, Du hast keines, also frag den Leiter des Moduls nach 
Vorschlägen.

[C. A. Rotwang (Gast)]

Maaa schrieb:
> Habt ihr Ideen zu wissenschaftlichen
> Arbeiten?

Klar, Radioastronomie ist doch das Anwendungsgebiet für FPGA. Baut doch 
ein Board mit dem ähnlich dem Project "Radio JOVE" Versuche mittels 
Synthetic Aperture Reicever" durchgeführt werden können. Das Foto vom 
schwarzen Loch basiert wohl auf einer ähnlichen Technik:

https://radiojove.gsfc.nasa.gov/about.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/Synthetic_Aperture_Radar
https://www.heise.de/ct/artikel/Wie-Radioastronomen-das-Bild-eines-Schwarzen-Lochs-berechnen-4462771.html

[Wühlhase (Gast)]

Maaa schrieb:
> Leider fällt es mir schwer ein Thema zu finden, das Raum für
> "wissenschaftliche Erkenntnisse" lässt. Eine simple Entwicklung eines
> z.B. Getränkeautomats, sehe ich nicht als wissenschaftliche Erkenntnis.

Was ist denn für dich eine wissenschaftliche Erkenntnis?
Einen Getränkeautomaten würde wohl niemand als wissenschaftliche 
Erkenntnis sehen. Aber komplexe, wenn auch bereits bekannte, 
Signalverarbeitungsalgorythmen sind auch keine wissenschaftliche 
Erkenntnis, auch wenn dieses Wissen sicherlich nützlich ist und man 
dieses Wissen vielfach anwenden kann.

Ansonsten: Programmiere doch z.B. eine CPU nach. Muß ja nix großes sein, 
vier Bit reichen vielleicht erstmal.

[Achim S. (Gast)]

Maaa schrieb:
> Leider fällt es mir schwer ein Thema zu finden, das Raum für
> "wissenschaftliche Erkenntnisse" lässt.

Bist du sicher, dass bei einer simplen Vertiefungsarbeit 
wisschenschaftliche Erkenntnisse gefragt sind?

Was ich naheliegender fände: dass von dir eine wissenschaftliche 
Arbeitsweise erwartet wird. Also z.B. den Stand der bisherigen 
Entwicklungen zusammentragen, gute Quellen zu dem Thema finden, 
verschiedene Lösungsmöglichkeiten betrachten und mit nachvollziehbarer 
Begründung für eine entscheiden, fundiert und mit Konzept arbeiten statt 
einfach mit dem Code loszulegen, die eigenen Ergebnisse kritisch 
reflektieren,  ....

Das könntest du zur Not auch beim Getränkeautomat, wenn auch andere 
Themen wohl mehr Spaß versprechen.

Mir kämen als erstes in den Sinn: digitale Versionen eines LCR-Meters 
oder eines Lock-In Verstärkers mit Signalgenerator, akustische Kamera, 
Fledermausdetektor in Vielkanalausführung (um die Ultraschallbereich für 
verschiedene Fledermausarten gleichzeitig abzudecken), ..... Das gibt es 
natürlich alles schon und man müsste es alles auch nicht zwingend per 
FPGA umsetzen. Aber es bietet trotzdem genügend Spielraum, damit du 
deine Fähigkeiten unter Beweis stellen kannst.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Maaa schrieb:
> Daher wende ich mich an euch: Habt ihr Ideen zu wissenschaftlichen
> Arbeiten?
Was willst du denn in ein paar Stunden so nebenher großartiges 
"Wissenschaftliches" ausarbeiten?

Mein Tipp zur "Grundlagenforschung": untersuche das Verhalten (d)eines 
FPGAs in Bezug auf "Metastabilität" und "asynchrone Eingangssignale". Du 
wirst fürs Leben lernen.

Oder analysiere, wie der Synthesizer samt nachfolgender Toochain 
bestimmte VHDL-Sprachkonstrukte in Hardware umsetzt.

[Martin S. (strubi)]

Wenn du wirklich nachhaltig/wiederverwertbar wissenschaftlich arbeiten 
willst, wuerde ich die yosys-OpenSource-Spielwiese empfehlen.
Da gibt es auch eine konkrete Liste zu laufenden nichtkommerziellen 
Projekten, wenn da ernsthaftes Interesse vorhanden ist, schick' mir ne 
PM.

Kurzer Ueberblick:

- Python als HDL (Simulation/Verifikation)
- Synthese per yosys: Python HDL -> RTLIL -> Bit file
  oder Python-> VHDL -> RTLIL -> Bit file
- Was immer geht (wie oben vorgeschlagen): Deine eigene CPU
- sich mit LLHD beschaeftigen: https://arxiv.org/pdf/2004.03494.pdf

[Gustl B. (-gb-)]

Du könntest eine großangelegte Studie machen in der du untersuchst 
welche Monitore von welchen Herstellern wie weit abseits der DVI-D/HDMI 
Spezifikation noch ein korrektes Bild darstellen.

Besonders spannend wäre das minimal mögliche V-Blank und H-Blank.

(-:

[KII (Gast)]

Gepulste neuronale Netze als Hardware Schaltungen finde ich interessant.
Ermittle die verschiedenen Schaltungsformen. Wie kann man so was mit 
möglichst wenigen Transistoren bzw. Logikblöcken implementieren? Analog 
vs. Digital. Vor- und Nachteile?
Was sind die Vor- und Nachteile gegenüber Software Implementierung? Wie 
weit kann man das treiben? Was sind mögliche Anwendungsfelder?
Was sind die heutigen technischen Limitierungen einer solchen Umsetzung? 
Was müsste gelöst werden leistungsfähigere Hardware Neuronen zu 
konstrurieren?

[Therman (Gast)]

Ein Brainfuck Core?
https://en.wikipedia.org/wiki/Brainfuck

[noch einer (Gast)]

Eine Studie über die bo8-CPU

[Christoph Z. (christophz)]

Martin S. schrieb:
> - sich mit LLHD beschaeftigen: https://arxiv.org/pdf/2004.03494.pdf

Danke für den Link. Sehr spannend.

[Dieter (Gast)]

Für Leistungssteuerungen gibt es noch als Modul integriert als FPGA oder 
ASIC realisiert (VHDL) eine Schutzschaltung, die bei totalen 
Fehlsteuerungssignalen aus der µC-Steuerung einen fatalen Kurzschluss 
verhindern.