Allgemeines
Die Mitarbeiter der Schaltungstechnik haben ständig eine Vielzahl von Studien-, Diplom- bzw. Bachelor- und Masterarbeiten im Angebot, die hier nicht umfassend dargestellt werden können. Sie können gerne persönlich Kontakt zu den Mitarbeitern aufnehmen und Ihre Vostellungen und Wünsche mit in das Arbeitsthema einbringen. Hierzu wenden Sie sich bitte an die Mitarbeiter der für Sie interessanten Arbeitsgebiete.
Einen Überblick über die Projekte am Fachgebiet und über aktuelle Studien-, Diplom- bzw. Bachelor- und Masterarbeiten gibt Ihnen gerne 
Mario Porrmann.
Ausgewählte Studien-, Diplom- bzw. Bachelor- und Masterarbeiten aus dem Bereich Kognitronik
Optimierung eines Differenzverstärkers
Der Entwickler einer integrierten Schaltung hat viele Freiheitsgrade, wie zum Beispiel Transistorweiten und –längen, mittels derer er die wichtigsten Schalteigenschaften steuern kann. Die Wahl dieser Parameter basiert aber zumeist auf Erfahrungswerten und groben Abschätzungen. Daher gibt es hier viel Spielraum für Optimierungen.
In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Angewandte Mathematik hat die Fachgruppe Schaltungstechnik ein System zur Schaltungsoptimierung eingerichtet. Entwickelt wurde ein Mehrzieloptimierungsalgorithmus, der speziell auf die Vorgaben der Schaltungsentwicklung angepasst ist. Unterstützt wird dieser durch ein Netz leistungsstarker Rechner, auf denen parallel Schaltungen simuliert und automatisch ausgewertet werden. Im digitalen Bereich haben Vergleiche mit Standardzellen eines Halbleiterherstellers gezeigt, dass die systematische Suche nach optimal dimensionierten Schaltungen bessere Ergebnisse liefert.
Das neue Werkzeug soll für die Dimensionierung ressourceneffizienter Verstärker eingesetzt werden. Zu diesem Zweck werden noch Studierende für eine Studienarbeit gesucht. Weitere Informationen gibt es hier.
Ultra Low Power Schaltungstechnik
Digitale Schaltungen werden seit einigen Jahren mit dem Einsatz von Stromspartechniken, insbesondere Clock-Gating, Power-Gating und Voltage-Scaling (eingeschränkt) entworfen. Die strikte Anwendung dieser Techniken hat vor allem den Einsatz von Mobilprozessoren mit hoher Leistungsfähigkeit möglich gemacht. Dennoch wird an weiteren Stromsparmaßnahmen geforscht. Insbesonders das Voltage-Scaling, also die Absenkung der Versorgungsspannung ist hier von großem Interesse, da die Verlustleistung quadratisch von dieser Größe abhängt. Diese Methode wird bislang meist nur auf handentworfene Blöcke angewendet, es ist aber denkbar, diese Technik auch auf digitale Standardzellen anzuwenden. Am Fachgebiet Schaltungstechnik ist eine Standardzellenbibliothek in einer 90 nm Technologie für die automatisierte Synthese und das Place & Route entstanden, die mit Versorgungsspannungen bis 200 mV arbeiten soll. Dabei sind bezüglich der Robustheit der einzelnen Gatter gegenüber Störungen und für die Gewährleistung der Schaltsicherheit einige Vorkehrungen im Schaltplan, sowie im Layout zu treffen.
Für die Erweiterung, und die Charakterisierung der Standardzellenbibliothek und die Implementierung von größeren Systemen mit der neuen Standardzellenbibliothek suchen wir interessierte Studierende für Studien- und Diplomarbeiten.
Gerne können eigene Ideen für Arbeitsthemen eingabracht werden. Die von uns vorgeschlagenen Arbeitsthemen sind:
- Erweiterung der 90 nm Subthreshold Standardzellenbibliothek
- Analyse und Verbesserung der Robustheit der Standardzellen (Entwurf und Anwendung von Analyse- und Optimierungsalgorithmen)
- Aufbau einer Simulationsinfrastruktur für verteilte Simulationen
Hardware für Neuronale Netze
Klassische informationsverarbeitende Systeme weisen bei vielen Anwendungsszenarien eine relativ geringe Robustheit gegenüber Störungen wie z.B. Rauschen auf. Auch auf unbekannte Daten können die meisten Systeme nicht oder nur eingeschränkt reagieren. Im Vergleich dazu verarbeitet das menschliche Gehirn in vielen unbekannten Situationen die Informationen korrekt und stellt sich auf Störungen ein. Man versucht daher, durch den Aufbau künstlicher neuronale Netze diese Eigenschaften auch auf technische Systeme zu übertragen.
In verschiedenen Arbeiten können Modelle neuronaler Netze in der Hardwarebeschreibungssprache VHDL auf FPGA oder als Handentwurf als ASIC implementiert werden.
Teleworkbench Virtual Environment
The Teleworkbench system is intended as a testbed for experiments in multirobotics. The Telewerkbench is made online to allow remote users to set up and execute experiments, watch the live video of the experiments, and retrieve the data from the experiments. However, to offer more convenience in experiment set-up, it is intended to add a novel feature to the Teleworkbench system so that the user can easily change the enviroment as is required by the experiment. We call this feature Teleworkbench Virtual Environment.
More detailed information can be found here.
Teleworkbench Video Server on RAPTOR2000
Two of important features of the Teleworkbench system are the generation of accurate robot positioning system and the live video streamed via the Internet. The robot positioning system works by processing the image captured by a webcam positioned above the platform. To enable robot detection, a color mark is placed on top of each robot. At the same time, the image from the webcam is encoded by an MPEG-4 encoder and broadcasted to the Darwin Streaming Server. At current time, both processes are implemented in software running on one computer, called video server. It is intended that these two processes are implemented in hardware.
More detailed information can be found here.
Ausgewählte Studien-, Diplom- bzw. Bachelor- und Masterarbeiten aus dem Bereich Mediatronik
Prozessorsystem für Mobilfunkgeräte der nächsten Generation
Heutige Mobilfunkgeräte müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsstandards unterstützen, um sich am Markt behaupten zu können. Um möglichst viele Mobilfunkstandards effizient zu unterstützen, ist eine flexible Hardwarearchitektur notwendig. Eine zukunftsichere Realisierung solcher Multi-Standard Mobilfunkgeräte bietet der sogenannte Software-Defined Radio (SDR) Ansatz. Im Rahmen des Projektes MuSIC-2 (Multiple SIMD Core) kooperiert das Fachgebiet Schaltungstechnik mit der Infineon Technologies AG bei der Entwicklung eines Multiprozessorsystems für SDR-basierte Basisbandanwendungen.
Die Ausschreibung zu dieser Arbeit finden Sie hier.
Embedded Secure Webserver
Im heutigen Informationszeitalter spielt die sichere Datenübertragung über öffentliche Netzwerke eine immer größere Rolle. Für viele “e-commerce” Anwendungen, wie beispielsweise Online-Banking oder Online-Shopping, gilt das Secure Sockets Layer (SSL) Protokoll als Standard. Ziel dieser Arbeit ist die Anbindung eines Hardwarebeschleunigers an ein Prozessorsystem, um rechenintensive Softwarefunktionen des SSL-Protokolls auszulagern und somit die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems zu steigern. Als Zielplattform kommt ein Virtex-II Pro FPGA der Firma Xilinx zum Einsatz, das über einen eingebetteten PowerPC verfügt. Die Kommunikation mit dem Prozessorsystem geschieht über eine Ethernet-Schnittstelle. Das Gesamtsystem soll mit Hilfe des Rapid-Prototyping-Systems RAPTOR2000 in Betrieb genommen und getestet werden.
Die Ausschreibung zu dieser Arbeit finden Sie hier.
General-Purpose-VLIW-Prozessor im Projekt MxMobile
Das BMBF-Projekt MxMobile ist eine Kooperation zwischen verschiedenen Industrieunternehmen und Universitäten und erforscht, entwickelt und demonstriert Schlüsselkomponenten von programmierbaren Plattformen für den Multiband-Multistandard-Betrieb von Terminals und Basisstationen. Ziel der Arbeiten der FG Schaltungstechnik innerhalb dieses Projektes ist der Entwurf eines ressourceneffizienten General-Purpose VLIW(Very Large Instruction Word)-Prozessors, der für die mobile Kommunikation optimiert ist.
Bei VLIW-Prozessoren wird im Gegensatz zu herkömmlichen 32 Bit-RISC-Prozessoren, die die Instruktionswörter sequentiell aus dem Speicher lesen und verarbeiten gleich vier Datenwörter auf einmal gelesen. Der Prozessorkern verfügt schließlich über vier Verarbeitungseinheiten, die die Instruktionen parallel verarbeiten. Dieses steigert den Durchsatz und somit die Performanz des Systems, gleichzeitig stellt es natürlich höhere Anforderungen an das Hardware-Design und den Compiler, da z.B. Abhängigkeiten zwischen den Instruktionen berücksichtigt werden müssen.
Im Rahmen dieses Projektes stehen u.a. folgende Arbeiten zur Auswahl:
Das Heimnetz der Zukunft: Erweiterung und Prototyping eines Netzwerkprozessors
Das Fachgebiet Schaltungstechnik unterstützt Lantiq im EU-Forschungsprojekt Omega bei der Spezifikation und Entwicklung von Bausteinen für vernetzte Geräte in zukünftigen Haushalten.
Nun werden Studenten gesucht, die bereits während ihres Studiums Aspekte von Standards für das Heimnetz der Zukunft mitgestalten möchten.
Aktuelle Ausschreibungen:
Masterarbeiten / Diplomarbeiten:
- Prototypische Implementierung und Untersuchung von Dienstgütekonzepten für das Heimnetz der Zukunft
- Für weitere Themen bitte E-Mail an Christian Liß
Hardwarebeschleuniger für Kryptographie mit elliptischen Kurven
Kryptographische Verfahren sind in sicherheitskritischen Anwendungen heutzutage eine Selbstverständlichkeit. In der asymmetrischen Kryptographie, die beispielsweise für digitale Signaturen oder Schlüsselaustausch eingesetzt wird, gilt momentan der Algorithmus von Rivest, Shamir und Adleman (RSA) als Quasistandard. Ein neuer Ansatz zur sicheren Datenübertragung basiert auf elliptischen Kurven. Im Gegensatz zu anderen asymmetrischen Verfahren erreicht man mit elliptischen Kurven hohe Sicherheitsmaße bei vergleichsweise kurzer Schlüssellänge. Hierdurch benötigt die Elliptische Kurven Kryptographie (ECC, Elliptic Curve Cryptography) weniger Rechenleistung und Speicherressourcen als herkömmliche Verfahren und ist somit besonders für mobile und energiebeschränkte Einsatzgebiete (z.B. Smartcards) geeignet.
Die Ausschreibung zu dieser Arbeit finden Sie hier.
FPGA-basierte Regelung und Signalverarbeitung von resonantbetriebenen Piezosystemen
Digitale Regelungen werden traditionell auf Prozessoren, Mikroprozessoren oder DSPs implementiert. Durch die wachsende Menge der zu verarbeitenden Informationen und auch die steigende Komplexität der Regelalgorithmen wird die serielle Datenverarbeitung von Software-Architekturen immer mehr zum Nachteil.
Field-Programmable-Gate-Array (FPGA) Technologie bietet die Möglichkeit, eine parallele Implementierung eines Algorithmus zu verwirklichen, sodass kurzere Rechenzeiten erreicht werden können. Diese Möglichkeit wird in diesem Projekt untersucht, um einen Regler für einen resonantbetriebenen Piezoaktor zu realisieren.
Die Auschreibung zu dieser Arbeit finden Sie hier.
Reconfigurable Multiprocessors
Reconfiguration provides the ability to alter a given functionality to suit an application or to adapt to changing design specifications. On account of fine granularity, commercially available reconfigurable gate arrays fall short of commercialization on account of the inevitable time and area overheads. In order to make reconfigurability practically applicable in conventional processor architectures, the idea of introducing limited coarse grained reconfigurabilty to a multiprocessor cluster is presented.
Detailed information can be found here.
Scalable Multiprocessors on FPGAs
The increasing processor frequencies and densities to keep up with the Moore's law is tending to saturate processor performace. An inevitable alternative, is to pack multiple processors on a single chip. These architectures have been explored to utilize the advantage of spatial computation in addition to the traditional temporal computation. Multi-processors provide the advantage of processing parallelism, as multiple processing units reside on the same chip. Further, implementing these processor clusters on an FPGA-based prototyping environment (RAPTOR2000) gives the flexibility and ease of scaling the architecture.
Detailed information can be found here.
