Desarrollo de arquitectura SoPC para robot móvil basado en FPGA

Andrés David  Suárez Gómez; Jorge Orlando  Bareño Quintero

doi:10.22490/25394088.7506

Vol. 17 Núm. 4 (2023): Edición especial Expotech

Publicado

11-12-2023

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Desarrollo de arquitectura SoPC para robot móvil basado en FPGA

DOI: https://doi.org/10.22490/25394088.7506

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Andrés David Suárez Gómez Universidad Nacional Abierta y a distancia

Jorge Orlando Bareño Quintero Universidad Nacional Abierta y a distancia

En el contexto del rápido avance en el campo de la robótica móvil, la necesidad de sistemas eficientes y con alto poder de procesamiento embebido ha surgido como un desafío fundamental. En este artículo se aborda dicha problemática mediante el uso de FPGAs, dispositivos subutilizados en la literatura para el desarrollo de arquitecturas con co-diseño H/S (hardware/software) en robots móviles. Se destaca la idoneidad de las FPGAs para este propósito, ya que ofrecen un equilibrio entre eficiencia y bajo consumo de energía. El artículo se centra en la implementación de una arquitectura basada en SoPC (System on Programmable Chip) diseñada específicamente para un robot móvil de tracción diferencial basado en FPGA. Los aspectos más relevantes del diseño se presentan mediante diagramas que ilustran la disposición y la interconexión de los componentes clave. La implementación práctica de esta arquitectura se llevó a cabo en un robot móvil cuya unidad de procesamiento es una tarjeta de desarrollo DE0 Nano equipada con una FPGA Cyclone® IV. Los resultados obtenidos revelan un comportamiento exitoso de la arquitectura en términos de interfaz con sensores, actuadores y procesamiento de datos. La eficiencia del diseño se refleja en la ocupación equilibrada de recursos en la FPGA, destacando el 67% de área lógica aún disponible para futuras implementaciones de módulos para aceleración de hardware. Este artículo demuestra la viabilidad y eficacia de las FPGAs en el diseño de arquitecturas avanzadas para robots móviles, proporcionando una base sólida para futuras investigaciones y desarrollos en el campo de la robótica.

Co-diseño H/S, FPGA, Robot móvil, SoPC

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