VII. BİTİRME TASARIM PROJE ÖDÜLLERİ DEĞERLENDİRMESİ SONUÇLANDI

7. Bitirme Tasarım Proje Ödülleri Dereceye Giren Projeler

BİRİNCİLİK ÖDÜLÜ

2.4-2.5 GHZ İÇİN DÜŞÜK GÜRÜLTÜLÜ RF KUVVETLENDİRİCİ (LNA) TASARIMI VE GERÇEKLENMESİ

İbrahim Cem Korkmaz - İTÜ Elektronik Mühendisliği

Düşük gürültülü kuvvetlendirici, bir haberleşme sisteminin antenden sonra gelen katıdır. Diğer kuvvetlendiricilerden farkı, işarete eklediği gürültünün diğer kuvvetlendiricilerden çok daha az olmasıdır. Friis ifadesinden de bilindiği gibi, bir sistemin toplam gürültüsünü, dolayısıyla alış hassasiyetini belirleyen en baskın kat, ilk kattır. Dolayısıyla ilk katın gürültüsünün olabildiğince az, kazancının yüksek olması gereklidir. Bazı özel sistemler haricinde hemen her haberleşme sisteminin ilk katında bir düşük gürültülü kuvvetlendirici bulunmaktadır.

Bu çalışmada 2.4-2.5 ghz frekans bandında çalışan bir düşük gürültülü kuvvetlendirici (LNA) tasarlanmış, benzetimleri yapılmış ve ardından gerçeklenmiştir.

Infineon firmasının BFP740F Si-Ge Bipolar transistörünün kullanıldığı bu tasarım oluşturulurken, önce ayrık elemanlarla tasarım yapılmış, benzetim sonuçlarının istenilen doğrultuda olduğu görüldükten sonra da mikroşerit hatlarla tasarım yapılmış ve sonuçları incelenmiştir. Mikroşerit tasarımın sonuçlarının da ayrık tasarım sonuçları gibi istenilen doğrultuda olduğu ve büyük benzerlik gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Benzetim ortamı olarak AWR Microwave Office yazılımı kullanılmış, sonuçlar bu program sayesinde incelenip baskı devre serimi de yine bu program ile oluşturulmuş, devre gerçeklenip ölçümleri yapılmıştır.

İKİNCİLİK ÖDÜLÜ

FPGA‘LAR ÜZERİNDE AYGIT DNA‘SI KULLANIMI İLE DONANIM TASARIMLARINA YÖNELİK SAHTECİLİK FAALİYETLERİNİN ÖNLENMESİ

Orhun Süzer - İTÜ Elektronik Mühendisliği

Gelişen yaşam koşullarının paralelinde uzayan insan ömrü ve artan insan sayısı tüketim taleplerini de artırmış bu artış üretim miktarlarının artmasına sebep olurken üretim giderlerini ise azaltma eğilimini oluşturmuştur. Başta yüksek oranda fikri mülkiyet ve katma değer içeren ürünler olmak üzere giderlerinin düşürülmesi fikri giderek küreselleşen kapitalist dünya içerisinde kendine büyük bir yer bulmuş ve dış kaynak kullanımı adı verilen bir üretim tarzını ticari hayat içerisine sokmuştur.

Dış kaynak kullanımı ile büyük ölçekli üretim tesislerinin yüksek refah seviyesine sahip; iş gücünün pahalı olduğu ülkelerden gelişmemiş ya da gelişmekte olan; emeğin ve iş gücünün daha ucuz olduğu ülkelere kurulması söz konusu olmuştur. Bu eksende araştırma, geliştirme ve tasarım merkezleri gelişmiş ülkelerde kalırken, üretim faaliyetleri uzak doğu ülkelerine doğru kaymıştır.

Ne var ki dış kaynak kullanımı ile başka ülkelere taşınan üretim tesisleri gerek bulundukları ülkelerin yasal boşlukları, gerekse ülke içi güvenlik ve gelir seviyeleri doğrultusunda bir çok riski de beraberinde getirmiştir. Bu risklerden en önemlileri kopyalama ya da istek fazlası üretimdir. Kopyalama, söz konusu üretilecek ürünlerin tasarımlarının kopyalanarak başka kişi/ kurumlara satılması olarak tanımlanabilir.

İstek fazlası üretim ise, üretilecek tasarımın, tasarım sahibi firmanın istediğinden daha fazla sayıda üretilerek pazara başka markalar ya da tasarım sahibi markanın sahteleri halinde sürülmesi olarak tanımlanabilir.

Daha önce de belirtildiği üzere, yüksek oranda fikri mülkiyet ve katma değer içeren ürünlerde tasarımın istenmeyen kişilerin eline geçmesi söz konusu yaratılan değerin de ortadan kalkmasına sebep olacak ve bu ürünleri birer metadan farksız kılacaktır.

Bu sebeple yüksek teknoloji ve ileri mühendislik teknikleri içeren ürünler başta olmak üzere katma değeri yüksek olan her ürün için dış kaynak kullanımında yaşanabilecek bir kopyalama veya istek fazlası üretim büyük bir tehdittir.

Bu bitirme çalışması çerçevesinde, uzun süren mühendislik faaliyetleri sonucunda ortaya çıkan yüksek katma değerli ürün tasarımlarının korunması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bitirme çalışmasında korunmak istenen değer sahada programlanabilir kapı dizileri olarak da bilinen FPGA ürünleri üzerinde gerçekleştirilen donanım tasarımları olmakla birlikte belirli bir tasarım segmentine yönelik değil tüm FPGA tasarımlarına yönelik bir koruma yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem Xilinx FPGA ailelerinin birçoğunda bulunan Aygıt DNA`sı isimli bit dizisinden yararlanmaktadır. Aygıt DNA`sı değeri her FPGA için farklı olmakla birlikte, değiştirilemez olup FPGA`lerin üretimi sırasında donanımsal olarak programlanmıştır (hardwired). Söz konusu çalışma içerisinde her bir FPGA`e yüklenecek olan konfigürasyon dosyasının o FPGA ile Aygıt DNA`sı değeri üzerinden bağlanması önerilmiş olup herhangi bir kopyalama ve istek fazlası üretim durumunda fazladan üretilmiş donanım üzerinde kopyalanmış herhangi bir tasarım dosyasının çalışması engellenecektir. Başka bir deyişle, üretilen ve pazara çıkan her bir ürün üzerinde bir donanım ve bir de tasarımı bulunmakta olup her bir donanım tek bir tasarım ile eşleştirilecek ve sadece onunla uyumlu hale getirilecektir. Dolayısıyla kopyalanan bir tasarımın istek dışı üretilen bir donanım üzerinde çalışması engellenecektir. Söz konusu yöntemde Aygıt DNA`sının şifrelenerek referans ve kontrol değeri adı altında bir bellek üzerinde tutulması öngörülmektedir. Donanımın söz konusu tasarım ile çalışması sırasında, tasarımlar ilk önce bu değeri kontrol edecek doğruluğunu onayladıktan sonra çalışmaya başlayacaktır. Her FPGA için DNA değeri farklı olduğu için, şifrelenmiş değerlerden her biri sadece bir tasarım için doğru değer olarak görülecektir. Söz konusu şifreleme algoritması olarak TEA (Tiny Encryption Algorithm), FPGA olarak Xilinx firmasının Spartan 3A modeli ile birlikte Atmel 45DB16DB bellek kullanılmıştır.

Bitirme çalışmasının son kısmında belirtildiği üzere; saklanmak istenen her bir tasarımın tek bir donanım ile eşleştirilmesi işlemi ile başarılı sonuçlar elde edilmiş olup bu sonuçlar basit bir led yakma tasarımının sadece belirli bir FPGA üzerinde çalışması ile de ispat edilmiştir. Önerilen yöntem, seri üretim süreçlerinde herhangi bir değişiklik yaratmaması sebebiyle kolayca uygulanabilecek bir yöntem olup, tasarım yapılacak hedef ürünlerden ve üretim platformundan bağımsız olması ve hali hazırda bir tasarım olarak bulunması da uygulanmasını kolaylaştıran diğer etmenlerdendir.

ÜÇÜNCÜLÜK ÖDÜLÜ-1

GSM ÜZERİNDEN KONUŞMANIN ŞİFRELİ GÖNDERİLMESİ

Mehmet Akif Özkan - İTÜ Elektronik Mühendisliği

Mobil iletişim için küresel sistem (Global System for Mobile Communications, GSM) ile haberleşmenin yaygınlaşması hayatımızı kolaylaştırmıştır ancak çok ciddi güvenlik açıklarını da beraberinde getirmiştir. Bu çalışmada, cep telefonları ile haberleşerek GSM üzerinden yapılan görüşmelerin servis sağlayıcıları dahil üçüncü kişilere karşı korunmasını sağlayacak bir sistem geliştirilmiştir. GSM hattı, daha verimli ve kaliteli bir iletim yapabilmesi için konuşmalara karşı duyarlıdır. Ayrıca GSM hattı üzerinden konuşmanın iletilebilmesi için, bir takım sıkıştırma algoritmaları kullanılır. Bu sebeplerden dolayı konuşma Şifrelendikten sonra doğrudan hatta verilemez. Bu çalışmada, sayısal olarak Şifrelenen ses, tasarlanan kodlayıcı sayesinde GSM hattı tarafından bastırılmayacak konuşmalara dönüştürüldükten sonra iletilir. Ayrıca bu tezde, yeni bir yöntem olarak eğitilebilir kodlayıcı yapıları önerilmektedir.

Çalışma boyunca sayısal verinin Şifrelenmesinin sağlanması için, 128 bit gelişmiş kodlama standardı (Advanced Encryption Standard, AES) algoritması sahada programlanabilir kapı dizisi (Field Programmable Gate Array, FPGA) üzerinde gerçeklendi. Sayısal verilerden, bozulmadan iletilebilecek konuşmaların elde edilebilmesi için gerekli özelliklere karar verildi ve istenen özelliklere ait parametreler NTIMIT ses veritabanı taranarak elde edildikten sonra LBG (Linde–Buzo–Gray algorithm) algoritması kullanılarak kod kitapları tasarlandı. Sayısal verileri, kod kitaplarını kullanarak kodlayan ve doğrusal öngörü yöntemiyle (LPC) konuşmalar sentezleyebilen bir kodlayıcı tasarlandı. Matlab ortamında tasarlanan kodlayıcı ile Şifreleme donanımı, seri port kullanılarak haberleştirildi. Cep telefonunu ifade eden 13 kbps (kilo bit per second) GSM FR (Full Rate) kodlayıcısı bilgisayar ortamında modellendi. FPGA de gerçeklenen Şifreleme donanımına karakter LCD (Liquid Crystal Display) bağlandı. Sonuç olarak sistemin çalışır olduğu gözlemlendi.

ÜÇÜNCÜLÜK ÖDÜLÜ-2

ALS VE MS HASTALARI İÇİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ BESLENME SİSTEMİ

Tansel Bozkurt - Yeditepe Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği

Günümüz dünyasında bireyselliğin önemi gittikçe artıyor. Bu olgu özellikle engelli bireyler için çok daha kısıtlı. İnsanın kendi kendine beslenmeyi istemesi doğal bir his ve doğal bir haktır ve bu bireysel temel hak dünya çapında da anayasal olarak korunmuş bir haktır. Bu proje ALS ve MS hastalarının bir robot kol yardımı ile kendi kendilerine beslenebilmelerini amaçlar. Bu proje çalışmak için sadece bir bilgisayar, bir yüksek çözünürlüklü internet kamerası ve de bir robot kola ihtiyaç duyar. Başlangıç ekranında dört çeşit yemek butonu, kabul ve ret butonları sunulur. Yüksek çözünürlüklü kamera hastanın kafasının hareketlerini gözetleyerek bu görsel bilgiyi kafa hareketi algılama programına gönderir, böylece bu program imleci oynatır. Aynı zaman diliminde başka bir program grafik ara yüzünü ve robot kol ile seri bağlantıyı sağlamak için çalışır. Hasta kafasını oynattığında ve biraz beklediğinde yemek seçilmiş olur. Onaylama ve ret butonları da aktif konuma geçer. Hasta onaylama butonunu da seçerse seçtiği yemeğin pozisyonu robot kola iletilir. Yemeklerin pozisyonları sabittir ve tüm veri RS232 portu ile gönderilmektedir. Haberleşme devresinde voltaj seviyeleri ayarlanır ve veri servo motor sürücü devresine aktarılır. Servo motor sürücü devresinde bir PIC vardır ve bu PIC gelen veriyi dinler. Kabul edilebilir bir veri geldiğinde servo motorlar hareket ettirilir ve kaşık hastaya ulaştırılır. Hasta lokmasını bitirdiğinde devam etmeyi seçip programı ilk konumuna getirebilir.