Teste e diagnóstico de interfaces utilizando FPGA com reprogramação dinâmica e software embarcado para o Espectrômetro Digital de Ressonância Magnética da CIERMag

• Autor(a) principal: Batista, João Carlos
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55137/tde-09112020-183839/
• topic: Espectrômetro; FPGA; FPGA; Spectrometer; Teste e diagnóstico; Testing and diagnostics

O Centro de Imagens e Espectroscopia in vivo por Ressonância Magnética (CIERMag) tem uma alta produção no desenvolvimento de placas que compõem o Espectrômetro Digital de Ressonância Magnética. Essas placas operam com circuitos que contêm conversores de radiofrequência e conversores de gradientes que são usados em experimentos de ressonância magnética. Antes de liberar uma placa como produto final, a sua qualidade deve ser testada, pois possíveis falhas de funcionalidade ou operabilidade poderiam danificar os equipamentos ou posteriores experimentos. Atualmente, um especialista realiza um diagnóstico da qualidade das placas de forma manual, sendo assim um procedimento demorado e com risco de queimar os equipamentos durante o manuseio. Neste trabalho foi proposto um sistema para teste e diagnóstico de placas, com o propósito de detectar possíveis falhas de produção. O sistema foi desenvolvido sobre uma arquitetura híbrida e em um sistema embarcado de FPGA, composto da lógica programável em hardware e do software no processador ARM, operando de forma sincronizada. O sistema é controlado e configurado por meio de uma interface gráfica, permitindo realizar testes nas diversas arquiteturas de placas da CIERMag. As duas grandes características do sistema são: (i) testes dedicados para avaliar a qualidade e a estabilidade dos componentes a cada bloco funcional do circuito eletrônico; (ii) testes aplicados para avaliar todas as variações nos pontos de amplitudes que formam um sinal. A robustez e sensibilidade do sistema proposto também foi validada usando dois tipos de experimentos usando datasets reais e sintéticos. Em ambos casos, foi observado que o sistema consegue detectar a presença de ruído durante a reconstrução do sinal. De acordo como os experimentos, o sistema permite avaliar e elaborar um diagnóstico preciso a cada bloco funcional do circuito eletrônico da placa em teste e tudo isso aliado a precisão, praticidade e portabilidade. Assim, o sistema proposto tem a principal vantagem de facilitar para o especialista de aplicar testes personalizados, semi-automatizados ou automatizados para avaliação da qualidade das placas da CIERMag.