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Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato in collaborazione con SensorDynamics AG (SD) e riguarda la progettazione e sviluppo di un sistema in grado di estrarre, per il momento dai soli chip prodotti da SensorDynamics, i segnali digitali interni e permetterne la visualizzazione in tempo reale con eventuale successiva elaborazione off-line.
SensorDynamics è un’azienda che sviluppa sistemi integrati prevalentemente nel settore automotive; la complessità di tali sistemi spazia dalla sola interfaccia dedicata (tramite ASIC – Application Specific Integrated Circuit) per sensori discreti realizzati da altre aziende, all’integrazione su singolo package sia dell’interfaccia (più o meno complessa a seconda del tipo di applicazione) che del sensore stesso, realizzato come MEM (Micro Electro Mechanical) da partners di SD e con funzionalità diverse (giroscopi, accelerometri, sensori di flusso, ecc.).
L’integrazione su singolo package, il cui nome viene indicato con System-in-Package (SiP) presenta notevoli vantaggi in termini di ingombro, affidabilità, costi e consumi, ma può limitare in modo inaccettabile la verifica della funzionalità del prodotto per il limitato numero di pin accessibili; per quanto ci si possa infatti spingere nella fase di simulazione e verifica durante lo sviluppo del sistema, la complessità del sistema può essere tale per cui alcuni comportamenti risultano non simulabili, quanto addirittura non prevedibili; basti pensare al caso pratico in cui il sistema si compone di ASIC e MEM e viene sottoposto a sollecitazioni meccaniche, termiche ed elettromagnetiche (giusto per citare una parte dei test effettuati in ambito automotive). Per questo motivo risulta cruciale poter accedere ai segnali interni in modo da valutare transitori, rumore e segnali di disturbo, soprattutto laddove la parte di processing digitale risulta consistente, in modo da poter effettuare l’aggiustamento dei vari parametri configurabili del sistema stesso.
Allo stato dell’arte questo problema viene affrontato, nel caso di limitato numeri di pin disponibili, inserendo all’interno del chip un’apposita unità per il probing, configurabile mediante un apposito software, che “intercetta” i segnali interni secondo le impostazioni dell’utente e li rende disponibili su dei pin dedicati; approccio, questo, comune a DiaLite della Temento Systems ‎[1] e MAMon sviluppato dai ricercatori della Mälardalen University di Västeras in Svezia ‎[2].
Nel caso del DiaLite all’interno del chip viene implementata un’apposita IP chiamata “assertion checker IP” in grado di intercettare e monitorare in tempo reale i segnali interni del chip. Questa IP fornisce un’uscita che può essere collegata ai tradizionali strumenti da laboratorio.
Qualcosa di simile viene fatto nel MAMon (acronimo di Multipurpose/Multiprocessor Application Monitor) che prevede l’implementazione nel chip da realizzare di una “Probe Unit” configurabile, anch’essa in grado di intercettare i segnali interni al chip. Utilizzato un apposito cavo di collegamento è possibile configurare la Probe Unit da PC utilizzando un ambiente grafico.

Nel caso pratico affrontato in questo lavoro è stata trattata l’analisi dei segnali interni ad un SiP che ha al suo interno un giroscopio (MEM) interfacciato ad un ASIC per il condizionamento dei segnali.
All’interno del SiP è stato implementato un modulo configurabile in grado di intercettare i segnali interni al sistema e di portarli fuori tramite due soli PIN sfruttando un protocollo di comunicazione seriale. Su una linea viene inviato il clock per il trasferimento dati, sull’altra i dati seriali .
Quello che è stato realizzato in questo lavoro di tesi è un sistema configurabile e gestibile dal PC mediante interfaccia grafica che, una volta configurato il modulo interno al SiP in base ai segnali che si intende analizzare, è in grado di interpretare la trama seriale e di elaborare i dati ricevuti. Ciò rende possibile all’utente l’ispezione in tempo reale dei segnali interni al sistema visualizzandoli sullo schermo del PC utilizzando due modalità: Oscilloscopio Virtuale e Snapshot (fotografia istantanea).
In modalità Oscilloscopio Virtuale l’utente può osservare l’andamento temporale dei segnali in tempo reale e personalizzare la visualizzazione come se stesse utilizzando un vero e proprio oscilloscopio.
Nella modalità Snapshot invece è possibile osservare una finestra temporale salvata in memoria dando modo all’utente di impostare la modalità di trigger e la durata del periodo di osservazione con la possibilità di specificare la durata del periodo precedente e di quello successivo il verificarsi dell’evento.
Il sistema realizzato è stato chiamato SD-ADSI (SensorDynamics Advanced Digital Signal Inspector).