Yhdyskäytäväpalvelimen suunnittelu

Abstract

Diplomityön aiheena on elektroniikan laitesuunnittelu ja laitteen toteutus. Tarkoituksena on suunnitella massamarkkinoille tuleva kulutuselektroniikkalaite, ja tässä työssä pohditaan näiden seikkojen merkitystä suunnittelussa. Lisäksi mietitään suunniteltavana olevan laitteen, yhdyskäytävän, perusajatuksia, toiminnallisuutta sekä laitteen kehittämiseen johtaneita syitä. Työn alussa tutustutaan yrityksissä yleisesti käytössä olevaan suunnitteluprosessiin, sekä prosessin vaiheisiin tuotekonseptista laitteistovaatimusten kautta arkkitehtuuriin ja suunnitteluun. Lisäksi tarkastellaan itse suunnitteluprosessin kehittämistä ja seurantaa. Suunnitteluprosessin kuvauksen jälkeen prosessia sovelletaan suunniteltavaan yhdyskäytävään. Soveltamisessa käydään läpi laitteelle asetetut vaatimukset, kuten suorituskyky-, liitäntä-, kustannus- ja tehonkulutusvaatimukset, ja muokataan niistä varsinaiset laitteistovaatimukset. Näissä otetaan jo kantaa lopulliseen yhdyskäytävän toteutukseen, kuten pääkomponenttien valintaan. Näiden laitteistovaatimusten pohjalta sitten esitellään arkkitehtuuri, joka sisältää määritellyt osat ja pystyy toteuttamaan vaaditut ominaisuudet. Arkkitehtuurin jälkeen siirrytään laitteen lohkokaavioesitykseen, eli suunnitellaan arkkitehtuurin tuomat rajapinnat ja otetaan huomioon muut erityiset rajaehdot, joita suunnittelulle on annettu. Lohkokaavion pohjalta suunnitellaan jokainen esitelty lohko, kuten prosessorin liitännät tai muisti ja käydään tarvittaessa läpi lohkon erityiskohdat aina piirilevytoteutukseen asti. Lisäksi työssä tarkastellaan laitteen testauksen eri menetelmiä, kuten sähköisiä mittauksia ja prosessoriemulaatiota. Myös erilaiset testauksen vaiheet esitellään ja pohditaan, mitkä menetelmät esitellyistä kuhunkin vaiheeseen parhaiten soveltuvat. Työn tavoite eli yhdyskäytävän suunnittelu onnistui hyvin, ja suunnittelun pohjalta laitetta ryhdytään toteuttamaan käytännössä. Tämä siis tarkoittaa valmistuksen suunnittelua, sekä laitteen teollista valmistamista. /Kir10

The subject of this Master of Science thesis is electronics device design and the impiementation of that device. The emphasis is in designing a mass-market consumer electronics device, and this thesis considers what aspects these prerequisites bring to the design process. We also go through some of the main principles of the gateway device to be designed, and the reasons that Ied to those design decisions.In the first part we go through commonly used design processes and the phases in the process from device concept and device requirements to architecture and board design. In addition to the design, we take a look at how we implement the design process itself and ways to improve it.After the introduction of the design process, we apply the process to the design of a gateway. First we go through the general requirements given for the device, such as performance, interface, cost and power consumption and refine them to device requirements. These requirements define some of the most important parts to be used in the actual gateway device. Next step is to introduce an architecture that is capable of fulfilling these requirements.From architecture, we move on to the block diagram of the device after designing and defining the interfaces in the architecture. We also take into account other special requirements given for the device. From the block diagram we identify all the blocks, such as the processor and memories, and design them all the way down to the board layout level. If the special solutions require it, an extended explanation is given.In the last part, we look at the different methods used to test the device, and explain which methods are used in the various phases of device testing.The objective of this thesis, design of the gateway, was accomplished, and the device will be implemented. This means that the production will be planned and carried out.