Cải thiện hiệu năng của phao thủy âm vô tuyến dựa trên công nghệ vi xử lý mã nguồn mở RISC-V SoC
3 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.101.2025.56-63Từ khóa:
Risc-V Rocket; SoC; PTA-18; Arty-A7100T; Chisel; Nhận dạng thủy âm.Tóm tắt
Bài báo này trình bày một giải pháp thiết kế vi mạch SoC sử dụng lõi Rocket hỗ trợ bộ lệnh RV32GC RISC-V mã nguồn mở, kiểm chứng thiết kế trên các nền tảng tiền silicon là các FPGA Vivado. Hệ SoC bao gồm lõi RISC-V Rocket tích hợp các khối ngoại vi UART, SPI, RAM, ROM, GPIO, TILELINK BUS và một khối SonarDetect (phần cứng tuỳ chỉnh do người dùng phát triển). Giải pháp này ứng dụng để thay thế bộ xử lý trung tâm của phao phát hiện thuỷ âm vô tuyến PTA-18 [1] và phát triển nâng cấp tính năng nhận dạng mục tiêu so với thiết kế cũ. SonarDetect là một khốí thiết kế người dùng mới (Custom Hardware) làm nhiệm vụ phát hiện tín hiệu các mục tiêu thủy âm tại chỗ, so sánh với cơ sở dữ liệu cho trước để nhận dạng mục tiêu. Thiết kế được kiểm thử, thực thi trên bộ kit phát triển FPGA Arty-A7 100T và hướng đến các mục tiêu tiếp theo là thông minh hóa và chip hóa cho phần mạch điều khiển phao.
Tài liệu tham khảo
[1]. Le Ky Bien, Phan Hong Minh, Tran Hieu Thao, Phan Trong Hanh, “ Signal processing solution for sonobuoy system to detect and warn targets based on passive sonar principle ”, Journal of Military Science and Technology Research, Special Issue FEE, pp. 95-105, (2018).
[2]. Andrew Waterman, Krste Asanovi, and Five Inc. “The RISC-V Instruction Set Manual Volume I: User-Level ISA Document Version 2.” CS Division, EECS Department, University of California, Berkeley (2017).
[3]. David A. Patterson and John L. Hennessy, “Computer Organization and Design RISC-V Edition: The Hardware Software Interface.” Page 22 Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA, (2017).
[4]. Yuhao Xi, Zhendong Zhang, Yuze Wang, Wen Wang, Xiaoxia Han, Weidong Wang, Peng Liu, “A Heterogeneous RISC-V SoC for Confdential Computing and Password Recovery”, The 7th International Conference on Integrated Circuits and Microsystems, pp. 500-504, (2022). DOI: 10.1109/ICICM56102.2022.10011247. DOI: https://doi.org/10.1109/ICICM56102.2022.10011247
[5]. https://chipyard.readthedocs.io/en/stable/Generators/Rocket-Chip.html
[6]. https://github.com/chipsalliance/rocket-chip
[7]. Phan Hong Minh, Phan Van Viet, Nguyen Thi Thu Hong, Pham Thanh Thuong, “A solution to create customized beams for three-dimensional circular arrays of 1H antennas in hydroacoustic sonar systems МГК-400ЭМ”, Journal of Military Science and Technology Research, Special Issue of the Institute of Electronics, pp. 227-239, (2020).
[8]. https://www.soundsnap.com/search/audio?query=submarine&page=2
[9]. Qihu Li, “Digital Sonar Design in Underwater Acoustics, Principles and Applications”, Zhejiang University Press, Hangzhou and Springer-Verlag Heidelberg, pp.43-45, (2012).
[10]. Frigo, M., and S. G. Johnson. “FFTW: An Adaptive Software Architecture for the FFT.” Proceedings of the International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. Vol. 3, pp. 1381-1384, (1998). DOI: https://doi.org/10.1109/ICASSP.1998.681704
[11]. Bachrach, J.; Vo, H.; Richards, B.; Lee, Y.; Waterman, A.; Avižienis, R.; Wawrzynek, J.; Asanović, K. "Chisel: constructing hardware in a Scala embedded language". Proceedings of the 49th Annual Design Automation Conference (DAC 2012). San Francisco, California, US: Association for Computing Machinery (ACM), pp.1216-1225, (2012). doi:10.1145/2228360.2228584. ISBN 978-1-4503-1199-1.ABSTRACT DOI: https://doi.org/10.1145/2228360.2228584
[12]. https://www.chisel-lang.org/docs/explanations/blackboxes
[13]. https://riscv.org/wp-content/uploads/2015/01/riscv-software-toolchain-workshop-jan2015.pdf.
[14]. https://www.linkedin.com/pulse/overview-risc-v-toolchain-sibraintech.
