Resumen de Módulo de inferencia difuso con base de conocimientos variable sobre hardware reconfigurable

Alejandro José Cabrera Sarmiento, Santiago Sánchez Solano, Yasmani García Guirola

• español

  En este artículo se presenta el desarrollo de un módulo de inferencia difuso (FIM, por sus siglas en inglés) implementado sobre hardware reconfigurable con capacidad de modificar dinámicamente su base de conocimientos. El FIM original se diseña utilizando el entorno de desarrollo de sistemas difusos Xfuzzy, el cual permite la generación de código en lenguaje de descripción de hardware VHDL para la arquitectura del FIM. Posteriormente se modifica el código VHDL para añadir sendos puertos con las señales de dirección, datos y control de lectura/escritura a las memorias de antecedentes y de reglas que contienen la base de conocimientos. El FIM modificado se encapsula en un módulo de propiedad intelectual siguiendo dos posibles opciones, realizando en cada caso las interconexiones correspondientes, de forma tal que desde un sistema de procesamiento empotrado en el mismo dispositivo se pueda acceder a estas memorias a través de los puertos añadidos, posibilitando la modificación de sus contenidos en tiempo de operación. Las implementaciones fueron realizadas sobre dos tipos de dispositivos de hardware reconfigurable: un FPGA Spartan-3E1600, utilizando un sistema de procesamiento basado en el softcore Microblaze y el entorno de desarrollo ISE/EDK; así como sobre un SoC-FPGA Zynq-7Z010, utilizando su sistema de procesamiento hardcore basado en ARM y el entorno de desarrollo Vivado, comprobándose la modificación dinámica de la base de conocimientos del FIM. Las modificaciones realizadas facilitan el ajuste de la base de conocimientos de un controlador difuso híbrido hardware/software durante su etapa de desarrollo así como la implementación de un controlador difuso adaptativo.

• English

    This paper presents the development of a fuzzy inference module (FIM) implemented on reconfigurable hardware with the ability to dynamically modify its knowledge base. The original FIM is designed using the fuzzy systems development environment Xfuzzy, which allows the generation of VHDL hardware description language code for the FIM architecture. Subsequently, the VHDL code is modified to add ports with the address, data and read / write control signals to the antecedents and rule memories that contain the knowledge base. The modified FIM is encapsulated in an intellectual property module following two possible options, making the corresponding interconnections in each case, so that these memories can be accessed through the added port from a processing system embedded in the same device, enabling the modification of its contents in operation time. The implementations were carried out on two types of reconfigurable devices: a Spartan-3E1600 FPGA, using a processing system based on the Microblaze softcore and the ISE/EDK development environment; as well as on a SoC-FPGA Zynq-7Z010, using its hardcore processing system based on ARM and the Vivado development environment, checking the dynamic modification of the FIM knowledge base. The carried out modifications make it easy to fine-tune the knowledge base during the development stage of a hybrid hardware/software fuzzy controller as well as the implementation of an adaptive fuzzy controller.