ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) JAVACORES

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1 ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO INDUSTRIAL JAVACORES Autor: Cristina León Heredia Director: Ernest M. Kim Madrid Junio 2012

2 ! 2! JAVACORES Autor: Cristina León Heredia Director: Ernest M. Kim Entidad Colaboradora: JavaCores Resumen del Proyecto En la actualidad el mercado de los teléfonos móviles, en concreto de smartphones y tabletas, se encuentra creciendo a un ritmo exponencial aumentando así mismo la demanda por estos productos electrónicos cada vez más avanzados. A su vez, es necesario que se diseñen plataformas de desarrollo capaces de integrar los nuevos productos de hardware y software de estos dispositivos móviles. Por este motivo la compañía JavaCores desarrolló a finales de los años 90 un nuevo microprocesador, el Xpresso Core (XC-110). La principal característica, y a si mismo novedad, del XC-110 es que este procesador ejecuta Java directamente en hardware sin necesitar una JVM (Java Virtual Machine). Para evidenciar las magnificas cualidades del XC-110, las cuales incluyen menor consumo de energía y mayor rapidez de proceso de datos, JavaCores construyó en el 2002 la plataforma de demostración Slim Board. Sin embargo, debido a la quiebra de la empresa, JavaCores Inc. no pudo lanzar al mercado el novedoso microprocesador XC-110. A día de hoy, JavaCores ha retomado su proyecto y busca la manera de renovar la antigua plataforma Slim Board. Este proyecto ha consistido pues en el diseño, desarrollo y construcción de una nueva plataforma de demostración llamada Panda Xpresso. Además de poder demostrar las capacidades del XC-110, la Panda Xpresso tiene múltiples utilidades como por ejemplo conversor analógico-digital o

3 ! 3! verificación de datos y operaciones. JavaCores especificó que la nueva plataforma funcionase como una tarjeta mezzanine de la ya existente. De esta manera, la plataforma sería el procesador central del sistema, incorporando ventajas tal y como WLAN, Bluetooth, ranura para Tarjeta SD, o ranura de expansión para cámara. Figure 1: Mother Card Además, la Panda Xpresso es puntera en cuanto a la tecnología que lleva implementada, ya que contiene el Spartan 6 LX150T FPGA de Xilinx, el FPGA más avanzado del mercado. Otros de los requisitos que JavaCores ha demandado para este proyecto son la disminución en tamaño de la plataforma así como su versatilidad, los cuales han sido llevados a cabo gracias a la incorporación de nuevas tecnologías. Al utilizar nuevos y avanzados módulos de memoria, además del anteriormente nombrado FPGA, el tamaño de la tabla ha disminuido notablemente. Durante el curso del proyecto se han llevado a cabo cuatro tareas principales. La primera etapa del proyecto ha sido realmente creativa, ha consistido en buscar diferentes aproximaciones que cumpliesen los requisitos de JavaCores. Seguidamente, el trabajo de selección de componentes. A continuación tuvo lugar el diseño esquemático y el bosquejo y trazado de la Panda Xpresso utilizando el programa de diseño Proteus.

4 ! 4! Finalmente, una vez que la Panda Xpresso fue manufacturada, se diseño un código programable para verificar y demostrar su correcto funcionamiento. A la hora de demostrar el funcionamiento conjunto de la y la Panda Xpresso surgió un contratiempo debido a que la licencia de estudiante del software obtenido (Xilinx 13.4) no se correspondía con la versión requerida para el FPGA Spartan 6 LX150T. No obstante, la recreación del kit de evaluación Spartan 3 (en lugar del Spartan 6 FPGA) junto a la fue realmente satisfactoria. Figure 2: Spartan 3 EVK and System Figure 3: Screenshot Testing System! Asimismo, queda demostrado el correcto funcionamiento de la Panda Xpresso pues además de haber comprobado las lecturas de todos los voltajes y las fuentes de tensión, el software de Xilinx reconoció tanto el FPGA como la plataforma de memoria Flash.

5 ! 5! Figure 4: Panda Xpresso Figure 5: FPGA and Flash Memory Caption En resumen, la interconexión entre el kit de evaluación Spartan 3 y la funciona de la misma manera que la Panda Xpresso con la. El método de verificación del funcionamiento del sistema se obtuvo de la siguiente forma: la plataforma madre genera un codigo el cual es enviado en formato binario al FPGA, hospedado en el kit de evaluación Spartan 3. Este FPGA a continuación invierte el código recibido. El FPGA envía el código invertido de nuevo a la junto con el estado actual de los interruptores (los cuales se encienden o apagan manualmente

6 ! 6! Software Overview en el kit de evaluación). Finalmente, la envía esta información (código generates Send binary byte from Invert Obtain invertido y estado actual de los random interruptores) a la pantalla a la cual esta conectada. binary byte switch state back to using FPGA from FPGA byte to FPGA Sent inverted binary byte Send switch state back to Display received byte and switch state LCD Figure 6: Reduced Block Diagram VHDL code 2012 JavaCores, Inc Figure 7: Complete System (Panda Xpresso, EVK Spartan 3,, Display)

7 ! 7! PROJECT ABSTRACT The Xpresso Core (XC-110) is a microprocessor that has been specifically designed to efficiently execute Java bytecode in hardware. The XC-110 was created by JavaCores, Inc. because of Java s past performance issues and its inability to be improved using software. JavaCores currently has an outdated demonstration platform for the XC-110, which cannot effectively demonstrate the device s potential in a modern device. This project aims to create a modern demonstration platform, the Panda Xpresso, which can be applied to not only he XC-110, but also any mobile processor in its development stage. Additionally, because of the large FPGA and numerous external features, the Panda Xpresso can be used for virtually unlimited number of applications, including digital signal processing (DSP), data acquisition, and digital test equipment. The Panda Xpresso is unlike any other board, because it not only contains one of the largest FPGAs on the market, it can connect directly to the, an open OMAP 4 mobile development board. The Panda Xpresso will not only be used by JavaCores to demonstrate the XC-110 s capabilities, but it will also be marketed towards hobbyists and engineering companies giving them the ability to execute a variety of applications. This approach to the problem is effective, because by incorporating modern technology into the demonstration platform, prospective companies can visualize the value of the Panda Xpresso for their upcoming devices and projects.!