Model-driven FPGA Design Environment for Intelligent Robot System

智能机器人系统模型驱动的 FPGA 设计环境

• 批准号: 21K11814
• 负责人: 大川 猛
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11814/
• 关键词: FPGA; モデル駆動開発; 知的ロボット; エッジ; コンポーネント

令和4年度は、以下の研究を行った。(A)ハードウェア・ソフトウェアを含む多くの異種の処理環境を適切にモデル化する方法：ROS2（Robot Operating System 2）による通信により遠隔ロボットアームを実現する方法についての設計・実装を行なう事例を通じ、多くの異種処理環境について機能・非機能要件（性能含む）を適切にコンポーネントとしてモデル化する方法の検討を進めた。また、エッジ・クラウドに分散した異種処理環境の扱いについて、ROS2/DDS(Data Distribution Service)の拠点間をインターネット経由でつなぐ方法についての検討を進めた。(B)上流設計における抽象度の高いモデルでの性能シミュレーション方法：　粗粒度シミュレーションの一つとして、UMLシーケンス図からROS2システムとして生成可能な粗粒度モデルの実現を目標に検討を進めた。しかし粗粒度シミュレータとしての実現と、実際のC/C++高位合成によるFPGA回路を想定した細粒度シミュレーションについては次年度の課題である。(C)モデルから実装を生成することが可能な自動化設計手法：　UML(Unified Modeling Language)モデルのうち、シーケンス図からシステム全体の粗粒度モデルを生成する手法を検討した。すなわち、システム中に登場する部品としてROS2ノードを抽出して、ROS2ノード間の通信メッセージ型を自動生成する手法の検討を行った。また、ステートマシン図からFPGA向けに高位合成可能なC/C++実装生成を生成するための検討を行った。しかしながら、コード生成システムの実装は未着手であり、次年度の課題として残った。

In the fourth year, the following research was carried out. (A)Methods of design, implementation and implementation of ROS2 (Robot Operating System 2) for communication, remote communication and implementation of ROS2 (Robot Operating System 2) for communication, remote communication and implementation of ROS2 (Robot Operating System 2) for heterogeneous processing environments, functional and non-functional elements (performance and performance) for development and implementation of ROS2. For example, ROS2/DDS(Data Distribution Service) can be used in different processing environments. (B)High level of abstraction in upstream design performance system approach: Coarse-grained system development process, UML system development process, ROS2 system development process, Coarse-grained system development process Coarse-grained design and implementation, actual C/C++ high-level synthesis, FPGA loop design, fine-grained design and implementation, next year's issue. (C)Automatic design method: UML(Unified Modeling Language) method to generate coarse grained model. The search for automatic generation of ROS2 communication patterns is performed. FPGA high order synthesis is possible for C/C++ generation. The next year's project has not yet been started.

项目成果

知的ロボットシステムのためのモデル駆動FPGA設計環境

适用于智能机器人系统的模型驱动 FPGA 设计环境