Design and Implementation of FPGA Based Remote Programmable and Observable Development Board

Buğra Dağcı; İsmail Koyuncu

Makale detayları

Design and Implementation of FPGA Based Remote Programmable and Observable Development Board

Yazarlar:

Buğra Dağcı | İsmail Koyuncu

Yayıncı:

Mersin University

Ana Başlıklar:

Bulut Bilişim | Yazılım Mimarisi

Dergi:

Bilgisayar Bilimleri ve Teknolojileri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.17-28

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001347514

pISSN:

2717-8579

Anahtar kelimeler:

Özet:

 FPGA Field Programmable Gate Array based remotely accessible laboratories are advanced educational technologies that allow designers to design, control, observe, and monitor complex digital circuits in real-time via the internet and computer networks without geographical limitations. This study presents the design of a domestically produced FPGA development board that is remotely programmable and observable, aiming to reduce foreign dependency and high costs. The design was implemented using the Xilinx XC3S50AN FPGA chip and the ESP32 microcontroller. Through an HTML and JavaScript-based web interface, users can program the FPGA chip and observe the outputs and system behaviors in real-time via a live streaming panel. The Python-based system infrastructure enables rapid system prototyping by transferring uploaded bit files to the FPGA chip. The systems stability and flexibility were validated by successfully running various test applications. Additionally, different access levels, including administrator, laboratory, and user authorizations, ensure system security. This locally developed FPGA-based remotely programmable and observable circuit board is user-friendly, reliable, and focused on hardware flexibility and simplified user interfaces, effectively addressing the needs of educational and industrial users.

 FPGA Field Programmable Gate Array based remotely accessible laboratories are advanced educational technologies that allow designers to design, control, observe, and monitor complex digital circuits in real-time via the internet and computer networks without geographical limitations. This study presents the design of a domestically produced FPGA development board that is remotely programmable and observable, aiming to reduce foreign dependency and high costs. The design was implemented using the Xilinx XC3S50AN FPGA chip and the ESP32 microcontroller. Through an HTML and JavaScript-based web interface, users can program the FPGA chip and observe the outputs and system behaviors in real-time via a live streaming panel. The Python-based system infrastructure enables rapid system prototyping by transferring uploaded bit files to the FPGA chip. The systems stability and flexibility were validated by successfully running various test applications. Additionally, different access levels, including administrator, laboratory, and user authorizations, ensure system security. This locally developed FPGA-based remotely programmable and observable circuit board is user-friendly, reliable, and focused on hardware flexibility and simplified user interfaces, effectively addressing the needs of educational and industrial users.

 FPGA Field Programmable Gate Array based remotely accessible laboratories are advanced educational technologies that allow designers to design, control, observe, and monitor complex digital circuits in real-time via the internet and computer networks without geographical limitations. This study presents the design of a domestically produced FPGA development board that is remotely programmable and observable, aiming to reduce foreign dependency and high costs. The design was implemented using the Xilinx XC3S50AN FPGA chip and the ESP32 microcontroller. Through an HTML and JavaScript-based web interface, users can program the FPGA chip and observe the outputs and system behaviors in real-time via a live streaming panel. The Python-based system infrastructure enables rapid system prototyping by transferring uploaded bit files to the FPGA chip. The systems stability and flexibility were validated by successfully running various test applications. Additionally, different access levels, including administrator, laboratory, and user authorizations, ensure system security. This locally developed FPGA-based remotely programmable and observable circuit board is user-friendly, reliable, and focused on hardware flexibility and simplified user interfaces, effectively addressing the needs of educational and industrial users.

 FPGA Field Programmable Gate Array-Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi tabanlı uzaktan erişimli laboratuvarlar, tasarımcıların coğrafi kısıtlamalar olmaksızın internet ve bilgisayar ağları aracılığıyla, gerçek zamanlı olarak karmaşık sayısal devrelerin tasarlanması, kontrol edilmesi, sisteme ait sonuçların gözlemlenmesi ve izlenmesini sağlayan ileri düzey eğitim teknolojileridir. Sunulan bu çalışmada, yurt dışı bağımlılığı ve yüksek maliyetleri azaltmayı hedefleyen uzaktan erişimle programlanabilir ve gözlemlenebilir yerli bir FPGA geliştirme kartı tasarlanmıştır. Tasarım, Xilinx XC3S50AN FPGA çipi ve ESP32 mikrodenetleyicisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sunulan tasarım ile kullanıcılar, HTML ve JavaScript tabanlı bir web arayüzü üzerinden FPGA çipini programlayarak canlı yayın paneli aracılığıyla tasarıma ait çıktıları ve sistem davranışlarını gerçek zamanlı gözlemleyebilme olanağı elde etmektedirler. Tasarımı yapılan Python tabanlı sistem altyapısı ile sisteme yüklenen bit dosyaları FPGA çipine aktarılarak hızlı bir sistem prototipleme imkânı elde edilmektedir. Tasarlanan sistemin test edilmesi amacı ile seçilen çeşitli uygulamalar başarılı bir şekilde çalıştırılarak sistemin kararlılığı ve esnekliği doğrulanmıştır. Ek olarak yönetici, laboratuvar ve kullanıcı yetkilendirme tipleri, farklı erişim seviyeleri sunularak sistem güvenliği sağlanmıştır. Sunulan bu çalışma ile uzaktan erişilebilir, güvenilir, kullanıcı dostu, donanım esnekliği ve kullanıcı arayüzlerinin sadeleştirilmesi üzerine odaklanan, eğitim ve endüstri kullanıcılarının ihtiyaçlarına daha etkin cevap veren yerli bir FPGA tabanlı uzaktan programlanabilir ve gözlemlenebilir devre kartı tasarımı başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

Makale detayları

Design and Implementation of FPGA Based Remote Programmable and Observable Development Board

Yazarlar:

Buğra Dağcı | İsmail Koyuncu

Yayıncı:

Mersin University

Ana Başlıklar:

Bulut Bilişim | Yazılım Mimarisi

Dergi:

Bilgisayar Bilimleri ve Teknolojileri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.17-28

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001347514

pISSN:

2717-8579

FPGA

Remote Laboratory

Cloud Computing

Education and Application TechnologiesFPGA

Uzaktan Laboratuvar

Bulut Bilişim

Eğitim ve Uygulama Teknolojileri

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Buğra Dağcı | İsmail Koyuncu

Yayıncı: Mersin University

Ana Başlıklar: Bulut Bilişim | Yazılım Mimarisi

Dergi: Bilgisayar Bilimleri ve Teknolojileri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.17-28

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 7/2025

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001347514

pISSN: 2717-8579

Sayı

Yazarlar:

Buğra Dağcı | İsmail Koyuncu

Yayıncı:

Mersin University

Ana Başlıklar:

Bulut Bilişim | Yazılım Mimarisi

Dergi:

Bilgisayar Bilimleri ve Teknolojileri Dergisi Vol.6 Issue 1, pp.17-28

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

7/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001347514

pISSN:

2717-8579