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Progettazione di demodulatori digitali per la comunicazione PowerReceiver-to-PowerTransmitter nei sistemi di trasferimento di potenza wireless
Tesi esterna in azienda
Parole chiave DEMODULATORS, DIGITAL SIGNAL PROCESSING, EMBEDDED SYSTEMS, HIGH LEVEL SYNTHESIS TOOLS, RTL DESIGN
Riferimenti FABRIZIO RIENTE, GIOVANNA TURVANI
Riferimenti esterni Giovanni Amedeo Cirillo (STMicroelectronics)
Gruppi di ricerca VLSILAB (VLSI theory, design and applications)
Tipo tesi HW DESIGN, SW DEVELOPMENT
Descrizione I circuiti integrati (IC) progettati e prodotti da STMicroelectronics integrano componenti sia analogici che digitali. L'elaborazione digitale del segnale (DSP) ha un ruolo importante nelle interfacce di comunicazione dei sistemi di trasferimento di energia wireless (WPT) conformi allo standard Qi, in cui un trasmettitore di potenza (PTx) genera una potenza induttiva a campo vicino e ne controlla il trasferimento a un ricevitore di potenza (PRx). In particolare, il PRx può inviare messaggi al PTx implementando una modulazione a spostamento di ampiezza (ASK) della corrente o della tensione della bobina del PTx, mentre il PTx può comunicare con il PRx utilizzando una modulazione a spostamento di frequenza (FSK) del segnale di potenza.
Il gruppo di ricerca e sviluppo Analog & MEMS (A&M) del gruppo Analog, Power & Discrete, MEMS and Sensors (AMS) di STMicroelectronics sta lavorando alla progettazione di demodulatori ASK conformi allo standard Qi, da integrare nei futuri prodotti. Blocchi digitali specifici per applicazione sono sicuramente coinvolti in questi dispositivi, ma può essere impiegato anche firmware per alcuni compiti. Una progettazione affidabile richiede di focalizzare l'attenzione su molteplici aspetti, come la progettazione dei filtri, gli effetti dell'aritmetica a precisione finita nei blocchi digitali e i problemi di temporizzazione.
Il gruppo APMS A&M R&D di STMicroelectronics intende approfondire la conoscenza della progettazione di questi demodulatori ASK, in termini di valutazione di più architetture DSP e consolidamento di un flusso di progettazione. L'organizzazione della catena di demodulazione può essere studiata con modelli preliminari in linguaggi di scripting come MATLAB e Python, caratterizzati anche da specifici toolbox e librerie per DSP. Successivamente si può ottenere una descrizione in C/C++ del demodulatore progettato; questo modello software si desidera sviluppare in modo sufficientemente generico da poter essere impiegato come modello di riferimento per l'hardware specifico dell'applicazione da progettare, come punto di partenza per la generazione automatica di una descrizione hardware con strumenti di High-Level Synthesis (HLS), e persino come firmware per un microcontrollore integrato. In tutti i casi, deve essere ottenuta una descrizione a livello di trasferimento di registri (RTL) in VHDL o Verilog dei demodulatori, con codici scritti dal progettista o generati automaticamente da strumenti HLS o librerie di scripting, per essere adeguatamente analizzati e ispezionati. Si auspica che la metodologia di progettazione definita in questa macro-attività di ricerca e sviluppo possa essere estesa in futuro ad altre applicazioni DSP.
Sono proposte diverse tesi riguardanti la progettazione di demodulatori ASK per sistemi WPT. Gli studenti interessati a un progetto di tesi che coinvolge progettazione RTL, DSP, scripting e aritmetica digitale sono invitati a presentare la loro candidatura, inviando un'email ai docenti coinvolti
Conoscenze richieste È necessaria una conoscenza di base della progettazione digitale, delle architetture dei computer e dei sistemi embedded. Le competenze richieste includono la descrizione hardware in VHDL o Verilog e la programmazione in C/C++ e almeno in un linguaggio tra MATLAB e Python. Competenze desiderate (ma non obbligatorie) includono una certa familiarità con i concetti base dell'elaborazione digitale del segnale e con la scrittura di script in Bash e TCL.
Note Tesi in collaborazione con un gruppo di ricerca e sviluppo di STMicroelectronics, principalmente situato nelle aree di Milano e Catania. Il lavoro può essere svolto parzialmente da remoto.
Scadenza validita proposta 07/08/2025
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