Masterproeven

Transcriptie

1 Table of contents 1 Overzicht Masterproefbeschrijvingen Ontwerp van een Gaussische puls generator voor toepassingen bij hoge temperatuur Ontwerp en karakterisatie van een robuuste optische ontvangerchip voor een stralingshard LIDAR systeem Ontwerp en karakterisatie van een 10ps tijd-digitaalomzetter voor toepassing in een stralingsharde LIDAR ontvanger Realtime beeldverwerking Prototype-ontwerp van bewegingsdetector bij epileptische patiënten Groepspecifieke detectie van epileptische aanvallen Valdetectie aan de hand van infrarood beelden Design of an all-digital PLL for frequency synthesis Development of ASIC design kits for Tanner environment Ontwerp van bouwblokken binnen IMEC's DARE libraries voor radiatietolerante chips in commerciële technologieën Ontwerp van een MEMS device als test case voor een flexibele MEMS design omgeving Hydrogen generation from solar light Experimental setup Simulatie van de planning van decentrale energievoorziening Profilering en optimalisatie van de Open Garments community Link naar native C/C++ en/of Java-applicaties voorzien voor Firefox-extensies Veilige FPGA-configuratie vanop een afstand Efficiënte implementatie van cryptosystemen gebaseerd op elliptische krommen Evaluatie van nieuwe hashfunctiekandidaten op FPGA Implementatie van nieuwe vermogenaanvallen en tegenmaatregelen op FPGA.35

2 Laatste wijziging: $Date: :59: (Sun, 06 Jun 2010) $ Dit is het overzicht van de masterproeven van MA-ELO, terug te vinden in de onderstaande tabel. 1. Overzicht code student(en) titel bedrijf promotors E10/ELO/01 Robben Aerts, Brecht Sluismans Efficiënte implementatie van cryptosystemen gebaseerd op elliptische krommen (meer uitleg) KHLim, Jo Vliegen, Nele ErasmushogeschoolMentens, An Brussel Braeken, Abdellah Touhafi E10/ELO/02 Pieter Claes, Michiel Theunis Hydrogen generation from solar light Experimental setup (meer uitleg) IMEC Stefan Degroote, Jan Genoe E10/ELO/03 Wouter Pijpops, Brecht Creemers Link naar native C/C++ en/of Java-applicaties voorzien voor Firefox-extensies (meer uitleg) KHLim Kris Aerts, Leo Rutten E0/ELO/04 Joren Grondelaers, Robbie Vandeweert Veilige FPGA-configuratie vanop een afstand (meer uitleg) KHLim, Jo Vliegen, Nele ErasmushogeschoolMentens, An Brussel Braeken, Abdellah Touhafi E10/ELO/05 Dimitri Van Dyck, Tom Jonckers Ontwerp van een Gaussische puls generator voor toepassingen bij hoge temperatuur (meer uitleg) SCK Wouter De Kock E10/ELO/06 Kristof Konings Real-time Java Erasmus E10/ELO/07 Kris Lemkens, Rob Mesotten iphone Remote Control Philips, Heverlee Rogier Thissen, Kris Aerts E10/ELO/08 Jordi Tielens, Jorn Leyssens Simulatie van de planning van PMA, K.U.Leuven Paul Valckenaers, Leo Rutten p. 2

3 decentrale energievoorziening (meer uitleg) E10/ELO/09 Yves Maex Profilering en optimalisatie van de Open Garments community (meer uitleg) KHLim (IWT + MDA) Niels Hendriks, Kris Aerts E10/ELO/10 Joren Moelans, Steven Swinnen Implementatie KHLimCOSIC van nieuwe vermogenaanvallen en tegenmaatregelen op FPGA (meer uitleg) Jo Vliegen, Nele Mentens, Lejla Batina E10/ELO/11 Wim Ramakers, Hans Narinx Evaluatie van KHLim, COSIC nieuwe hashfunctiekandidaten op FPGA (meer uitleg) Jo Vliegen, Nele Mentens, Sebastiaan Indesteege E10/ELO/12 Erwin Vanderoey Realtime beeldverwerking (meer uitleg) E10/ELO/13 Mustafa Yayla Development of a MEMS design kit for the MEMSIO technology Ontwerp en karakterisatie van een robuuste optische ontvangerchip voor een stralingshard LIDAR systeem (meer uitleg) Mobilab IMEC Mobilab Bart Vanrumste Jan Bienstman, Jan Genoe Ontwerp en Mobilab karakterisatie van een 10ps tijd-digitaalomzetter voor toepassing in een stralingsharde LIDAR ontvanger (meer uitleg) p. 3

4 Prototype-ontwerp van bewegingsdetector bij epileptische patiënten (meer uitleg) Groepspecifieke detectie van epileptische aanvallen (meer uitleg) Valdetectie aan de hand van infrarood beelden (meer uitleg) Design of an all-digital PLL for frequency synthesis (meer uitleg) Mobilab Mobilab Mobilab Mobilab Bart Vanrumste Bart Vanrumste Bart Vanrumste, Toon Goedemé Development of ASIC design kits for Tanner environment (meer uitleg) Ontwerp van bouwblokken binnen IMEC's DARE libraries voor radiatietolerante chips in commerciële technologieën (meer uitleg) IMEC, Leuven IMEC, Leuven 2. Masterproefbeschrijvingen Ontwerp van een MEMS device als test case voor een flexibele MEMS design omgeving (meer uitleg) Table 1: Masterproef IMEC, Leuven p. 4

5 2.1. Ontwerp van een Gaussische puls generator voor toepassingen bij hoge temperatuur Deze stage, uitgevoerd binnen de expertisegroep Geavanceerde Reactor Instrumentatie op het Studie Centrum voor Kernenergie (SCK CEN) in Mol, beoogt het ontwerp, de karakterisatie en optimalisatie van een Gaussische puls generator. De puls generator zal o.a. gebruikt worden voor toepassingen in de MYRRHA reactor (4de generatie) die ontwikkeld wordt op het SCK CEN. Hierbij wordt de generator blootgesteld aan extreem hoge temperaturen (>250oC). De puls generator maakt deel uit van een ultrasone camera gebruikt voor visuele inspectie van de positie van de splijtstofelementen in de reactorkern. Hierbij wordt de camera noodgedwongen ondergedompeld in vloeibaar metaal (PbBi). Om werking bij hoge temperaturen te verzekeren zal gewerkt worden met SiC transistoren. Deze technologie blijft functioneel tot ±500 C, wat ruimschoots volstaat voor deze toepassing. Bijkomstig zal de puls generator blootgesteld worden aan radioactieve straling tijdens een dergelijke inspectie. Een typische verwachte stralingsdosis is van de orde van 1 MGy (Mega-Gray). Commerciële schakelingen sneuvelen meestal al bij kgy dosissen of zelfs (veel) vroeger. Tijdens deze master proef wordt de focus gelegd op het ontwerp en realisatie van de puls generator enerzijds en op de ontwikkeling van een experimentele opstelling die moet toelaten om de werking en de belangrijkste specificaties (zoals snelheid, puls vorm ) van de puls generator te evalueren. Dit laatste omvat de ontwikkeling van de nodige hardware (pcb, sturingslogica, switchconfiguratie ) als een beschrijving van de nodige software om de meettoestellen en hardware aan te sturen. De ontwikkeling van de software zelf behoort niet tot deze master proef. De metingen zullen worden uitgevoerd onder thermische belasting en tijdens gamma bestraling in de nucleaire faciliteiten waarbij de totale dosis kan oplopen tot verschillende MGy. De kandidaat moet een degelijke basiskennis hebben van elektronica en bijhorende simulatieprogramma's en zelfstandig kunnen werken in een vakkundige werkomgeving Ontwerp en karakterisatie van een robuuste optische ontvangerchip voor een stralingshard LIDAR systeem Deze stage, uitgevoerd binnen de expertisegroep Advanced Reactor Instrumentation op het Studie Centrum voor Kernenergie (SCK CEN) in Mol, beoogt het ontwerp, de karakterisatie en optimalisatie van robuuste schakelingen voor een stralingsbestendige monolithische LIDAR ontvanger. LIDAR (LIght Detection And Ranging) is de optische tegenhanger van de RADAR en gebruikt dus licht i.p.v. microgolven. Het hoogperformante LIDAR systeem wordt o.a. ontworpen voor toepassing in de MYRRHA reactor (4de generatie) die ontwikkeld wordt op het SCK CEN. p. 5

6 Het doel van de LIDAR is de niveaumeting van een vloeibaar metaal (Pb-Bi) dat continu in beweging is. Dit niveau moet bepaald worden tot een nauwkeurigheid van enkele mm en dit met een regelmaat van de orde van ms. De benodigde cm-nauwkeurigheid betekent concreet dat de ontvanger de timing van de lichtpulsen tot op enkele tientallen ps moet kunnen bepalen. Aangezien deze ontvanger tijdens de werking van de reactor zal blootgesteld zijn aan straling is het belangrijk om op voorhand de stralingshardheid van de ontworpen schakelingen te testen. Een typische verwachte stralingsdosis is hier van de orde van 1 MGy (Mega-Gray). Commerciële schakelingen sneuvelen meestal al bij kgy dosissen of zelfs (veel) vroeger. Verschillende ontvanger bouwblokken werden reeds ontworpen en gerealiseerd in een commerciële 0.35 µm SiGe BiCMOS technologie. Tijdens deze master proef kan de focus gelegd worden op de ontwikkeling van experimenten die moeten toelaten om de werking en de belangrijkste specificaties (zoals versterking, gevoeligheid, snelheid en lineariteit) van de chip te evalueren. Deze metingen zullen dan worden uitgevoerd onder thermische belasting en tijdens gamma bestraling in de nucleaire faciliteiten waarbij de totale dosis kan oplopen tot verschillende MGy. De focus kan alternatief gelegd worden op het realiseren van nieuwe ontvangerschakelingen met gebruik van actieve terugkoppeling en replica technieken om de werking van de chip te garanderen onder de verwachte zware omgevingsomstandigheden. De kandidaat moet een degelijke basiskennis hebben van elektronica en bijhorende simulatieprogramma's en zelfstandig kunnen werken in een vakkundige werkomgeving. Contact: paul.leroux@khk.be (of paul.leroux@esat.kuleuven.be) p. 6

7 figuur Fig.1: (a) Schematische doorsnede van de MYRRHA reactor p. 7

8 figuur fig.2: (b) PCB + IC(voor bestraling) figuur p. 8

9 2.3. Ontwerp en karakterisatie van een 10ps tijd-digitaalomzetter voor toepassing in een stralingsharde LIDAR ontvanger Deze stage, uitgevoerd binnen de expertisegroep Advanced Reactor Instrumentation op het Studie Centrum voor Kernenergie (SCK CEN) in Mol, beoogt het ontwerp, de karakterisatie en optimalisatie van robuuste schakelingen voor een stralingsbestendige monolithische LIDAR ontvanger. LIDAR (LIght Detection And Ranging) is de optische tegenhanger van de RADAR en gebruikt dus licht i.p.v. microgolven. Het hoogperformante LIDAR systeem wordt o.a. ontworpen voor toepassing in de MYRRHA reactor (4de generatie) die ontwikkeld wordt op het SCK CEN. Specifiek zal hier gekeken worden naar de tijd-digitaalomzetter (TDC). Het doel van de LIDAR is de niveaumeting van een vloeibaar metaal (Pb-Bi) dat continu in beweging is. Dit niveau moet bepaald worden tot een nauwkeurigheid van enkele mm en dit met een regelmaat van de orde van ms. De benodigde cm-nauwkeurigheid betekent concreet dat de ontvanger de timing van de lichtpulsen tot op enkele tientallen ps moet kunnen bepalen. Aangezien deze ontvanger tijdens de werking van de reactor zal blootgesteld zijn aan straling is het belangrijk om op voorhand de stralingshardheid van de ontworpen schakelingen te testen. Een typische verwachte stralingsdosis is hier van de orde van 1 MGy (Mega-Gray). Commerciële schakelingen sneuvelen meestal al bij kgy dosissen of zelfs (veel) vroeger. Verschillende TDC architecturen werden reeds bestudeerd en een eerste chip zal in het voorjaar van 2009 ontworpen worden. De focus van deze masterproef wordt ofwel gelegd op de ontwikkeling van experimenten die moeten toelaten om de werking en de belangrijkste specificaties (zoals resolutie, nauwkeurigheid, ruis en lineariteit) van de chip te evalueren. Deze metingen zullen dan worden uitgevoerd onder thermische belasting en tijdens gamma bestraling in de nucleaire faciliteiten waarbij de totale dosis kan oplopen tot verschillende MGy. De focus kan alternatief gelegd worden op het realiseren van nieuwe verbeterdetdcschakelingen of op een vernieuwend systeem-ontwerp op het architecturale niveau. De kandidaat moet een degelijke basiskennis hebben van elektronica en bijhorende simulatieprogramma's (SPICE, MATLAB en evt. VHDL en/of VHDL-AMS) en zelfstandig kunnen werken in een vakkundige werkomgeving. Contact: paul.leroux@khk.be (of paul.leroux@esat.kuleuven.be) p. 9

10 figuur Fig.1: (a) Schematische doorsnede van de MYRRHA reactor p. 10

11 figuur fig.2: (b) PCB + IC(voor bestraling) figuur p. 11

12 2.4. Realtime beeldverwerking Door de steeds krachtiger wordende cpu s en de dalende prijzen voor hoog kwalitatieve camera s is er een groeimarkt ontstaan waarin men vrij eenvoudige computers gaat inzetten voor rekenintensieve beeldanalyse en beeldverwerking. Hierdoor geeft men aan een modale computer een nieuwe dimensie, men geeft hem namelijk de kracht om te zien! En dit nog wel voor een betaalbare prijs. Dit biedt vele nieuwe mogelijkheden waardoor de interactie tussen mens en machine vergroot. Zo zal een computer zelfs in staat kunnen zijn om menselijke gezichtsexpressies te gaan herkennen (vb. vermoeidheid, pijn, ) en hierop te anticiperen (vb. een vermoeide wagenbestuurder verwittigen dat deze eventjes moet rusten of een verpleegster alarmeren dat een patiënt ongemakkelijk ligt). De dag van vandaag is het een koud kunstje om een computer beelden te laten verwerken. Denk maar aan de goedkope webcam s. U plugt ze in de usb-poort en u kan zo een teleconferentie starten waarin naast spraak, ook beelden van de deelnemers te voorschijn komen. De grote uitdaging, de state-of the-art zoals men dit ook wel eens noemt, is echter om de computer de aangeleverde beelden correct te laten interpreteren. Binnen MOBILAB (Centraal onderzoekslaboratorium voor Biomedische- en Revalidatietechnologie: en i.s.m. de KULeuven gaan we ons specifiek richten op de gezichtsexpressies. We gaan de computer aanleren hoe deze de beelden van het menselijk gelaat moet interpreteren zodat de computer zelfstandig kan beslissen, op basis van de gezichtexpressies, of een persoon al dan niet pijn heeft. figuur Voorbeeld van een pijnschaal op basis van aangezichten (Scherder en van Manen, 2005). Omdat we geen enkele, hoe klein ook, verandering in het gezicht willen missen nemen we videobeelden op aan een snelheid van 30 beelden per seconde. Daarenboven hebben we kleurbeelden met een resolutie van de 1027 x 768 pixels wat ons toe laat een gezicht vrij nauwkeurig te analyseren. Dit heeft wel tot gevolg dat we een grote hoeveelheid aan data dienen te verwerken in een korte tijdspanne! Het pijnherkenningsalgoritme wordt aan de KULeuven ontwikkeld in MATLAB. Hiermee kunnen we slechts een luttele 3 beelden per uur verwerken. Dus ver van de beoogde 30 beelden per seconde. Daarom hebben we gezocht naar een manier om dit te versnellen. Een eerste mogelijkheid hebben we gevonden door gebruik te maken van een C++ implementatie waarbij we gebruik maken van specifiek voor beeldverwerking p. 12

13 geoptimaliseerde bibliotheken. Daarmee halen we toch al een aanzienlijke snelheidswinst. Met de C++ implementatie kunnen we tot een paar beelden per seconde verwerken. Maar dit is steeds nog ontoereikend. Daarom hebben we besloten om over te schakelen op een semihardware oplossing. Meerbepaald maken we gebruik van een FPGA als een coprocessor. Dit wil zeggen dat de FPGA geprogrammeerd zal worden om de rekenintensieve bewerkingen/algoritme uit te voeren. Hierdoor zal het mogelijk worden om tot 30 beelden per seconde te kunnen verwerken. Zo bekomen we een pijnherkenningssysteem dat in real-time een resultaat kan uitrekenen. In het academiejaar is reeds een eerste stap in deze richting gezet. De opdracht van deze masterthesis was om een affine transformatie algoritme in de FPGA te implementeren. De input hiervoor was de MATLAB en C++ code van het affine transformatie algoritme. Dit werd vertaald naar een Simulink model vanwaar verder de VHDL code semiautomtische gegenereerd werd. Deze hardware code is dan op de FPGA geïmplementeerd. De FPGA die we hiervoor gebruiken is de FPGA die zich op het Virtex 2 Pro ontwikkel bord van Xilinx bevindt. De bedoeling van deze master thesis is het implementeren van een 2de belangrijke bottleneck in het pijndetectie algoritme op een gelijkaardige manier. figuur Voorbeeld van een affine transformatie. Hiermee worden de originele beelden gedraaid en geschaald zodat we steeds een frontaal aangezicht met dezelfde afmetingen bekomen: p. 13

14 p. 14

15 Taken: figuur 20% Literatuur studie en het schrijven van een paper 60% programmeren MATLAB/SIMULINK/VHDL 20% Testen Dagelijkse begeleiding: Bert Bonroy Promotor: Bart Vanrumste (IBW) Kennis: 1 of 2 master studenten elektronica (optie ontwerp technieken of ict) gedurende 1 jaar Kennis beeldverwerking is een pluspunt. Kennis MATLAB/Simulink en VHDL is aanbevolen Prototype-ontwerp van bewegingsdetector bij epileptische patiënten De diagnose en classificatie van epilepsie wordt typisch uitgevoerd door middel van video- elektro-encefalogram (EEG) monitoring. Deze methode geldt als de Gouden Standaard voor de detectie van epileptische aanvallen. Maar deze onderzoeksmethode is oncomfortabel voor de patiënt omdat de elektroden aan de scalp bevestigd moeten worden. Bovendien is het bevestigen van de elektrodes arbeidsintensief omdat de verpleegsters een uur werk nodig hebben om de patiënt klaar te maken voor het onderzoek. Door deze nadelen kunnen patiënten niet dagelijks gemonitord worden. Het doel van dit eindwerk is om een eerste stap in een automatisch videomonitoringsysteem uit te werken in een prototype. Een videodetectiesysteem is immers comfortabeler voor de patiënt wat een langdurige thuismonitoring toelaat. In een voorgaand onderzoek werd al een eerste stap ontworpen, een datareductiestap, die toelaat onderscheid te maken tussen nachtelijke beweging en niet-beweging bij epileptische patiënten. Dit algoritme zal omgezet moeten worden van Matlabcode naar een hardware-implementatie op een FPGA, dat leidt tot een autonoom systeem, dat in de ziekenhuiskamer geplaatst wordt en beelden analyseert van de camera in het ziekenhuis. Dit is nuttig voor het verplegend personeel in het ziekenhuis omdat het aangeeft wanneer er zich mogelijk een aanval voordoet. Het uiteindelijke doel is om een videomonitoringsysteem te ontwikkelen dat videobeelden analyseert die s nachts van de epilepsiepatiënten worden opgenomen. Het systeem houdt het aantal aanvallen van een patiënt bij, en genereert een alarm indien een aanval te hevig is. Dit leidt dan tot een autonoom detectiesysteem kan geplaatst worden op de kamer. Dit detectiesysteem bepaalt, enkel door middel van videobeelden, wanneer een epileptische aanval optreedt. Dit zorgt voor een comfortverhoging van de patiënt omdat het aanbrengen van de EEG-elektrodes niet nodig is, en dit zorgt ook voor een beter opvolging van de ziekte. Door deze betere opvolging kan de behandeling aangepast p. 15

16 worden wat leidt tot een verhoogde levensstandaard van de patiënt. Aantal eindwerkstudenten: 1 of 2 Dagelijkse begeleiding: Bert Bonroy bert.bonroy@khk.be Kris Cuppens kris.cuppens@khk.be Promotors: Bart Vanrumste (IBW) bart.vanrumste@khk.be Opdrachten: literatuurstudie: 20% implementatie (Matlab, VHDL): 30% prototype-ontwerp: 30% experimenten: 20% figuur p. 16

17 figuur figuur 2.6. Groepspecifieke detectie van epileptische aanvallen De diagnose en classificatie van epilepsie wordt typisch uitgevoerd door middel van video- elektro-encefalogram (EEG) monitoring. Deze methode geldt als de Gouden Standaard voor de detectie van epileptische aanvallen. Maar deze onderzoeksmethode is oncomfortabel voor de patiënt omdat de elektroden aan de scalp bevestigd moeten worden. Bovendien is het bevestigen van de elektrodes arbeidsintensief omdat de verpleegsters een uur werk nodig hebben om de patiënt klaar te maken voor het onderzoek. Door deze nadelen kunnen patiënten niet dagelijks gemonitord worden. Als alternatief voor de detectie van epileptische aanvallen via EEG-signalen willen we aanvallen detecteren met accelerometers. De Katholieke Hogeschool Kempen werkt p. 17

18 samen met revalidatiecentrum Pulderbos voor de acquisitie van de accelerometersignalen. Deze signalen zijn afkomstig van accelerometers bevestigd aan de polsen en enkels van die patiënt. De accelerometers registreren de versnelling van de lichaamsdelen, dus indien de patiënt beweegt. In voorgaande eindwerken werd er al een bedraad acquisitiesysteem ontwikkeld en er werd ook al een eerste detectiealgoritme geïmplementeerd. Dit algoritme werkt aan de hand van parameters die per patiënt ingesteld moeten worden. Bovendien is het algoritme getest op een beperkt aantal types van aanvallen. Verder onderzoek is dus nog nodig naar de detectie van andere types aanvallen, en eventueel de ontwikkeling van een algoritme dat bepaalde types van aanvallen kan detecteren voor een groep van patiënten met gelijkaardige aanvallen. De detectiealgoritmes kunnen leiden tot een systeem dat bij de patiënt op de kamer geplaatst kan worden dat het aantal nachtelijk aanvallen automatisch logt en een alarm geeft wanneer de aanval te hevig is. De database met het aantal nachtelijke aanvallen kan gebruikt worden door de neuroloog om de evolutie van de ziekte beter te kunnen opvolgen, de invloed van de medicijnen te bepalen en dus de behandeling te verbeteren. Aantal eindwerkstudenten: 1 of 2 Dagelijkse begeleiding: Kris Cuppens kris.cuppens@khk.be Promotors: Bart Vanrumste (IBW) bart.vanrumste@khk.be Opdrachten: literatuurstudie: 20% implementatie (Matlab): 50% experimenten (validatie algoritme): 30% figuur 2.7. Valdetectie aan de hand van infrarood beelden p. 18

19 Veel ouderen vallen en kunnen daarna niet meer opstaan. Onderzoek heeft uitgewezen dat 30 tot 45% van de ouderen die thuis leven en meer dan de helft van de bewoners van een bejaardenhuis minstens 1 keer per jaar vallen. 1 op 3 tot zelfs de helft valt meermaals per jaar. 10 tot 15% van deze valincidenten hebben ernstige gevolgen. Het is dus erg belangrijk om snel hulp te kunnen bieden. Rekening houdend met de vergrijzing van onze samenleving, wordt een degelijk detectie systeem erg belangrijk. In een samenwerking tussen De Nayer, de KHK, het UZ Leuven en de KU Leuven wordt een valdetectie systeem gebaseerd op gewone cameras ontwikkeld. Om de persoon te herkennen op het beeld worden geavanceerde beeldverwerkingsalgortimes gebruikt. Achtereenvolgens wordt de achtergrond gedetecteerd, de schaduw verwijderd, validatie van de persoon en classificatie van de houding van de persoon. Grote problemen hierbij zijn hindernissen in het beeld, verplaatsing van grote voorwerpen en dergelijke. De algoritmes maken gebruik van beweging, dus als de persoon niet meer beweegt gedurende een lange tijd, wordt deze niet meer gedetecteerd. Een mogelijke oplossing voor sommige problemen is het gebruik van een infrarood camera. Elke bron van warmte zend infrarood straling uit. Door hier gebruik van te maken, kunnen sommige van onze problemen opgelost worden. Maar er worden andere problemen geintroduceerd, zoals bijvoorbeeld interferentie van andere warmtebronnen zoals een radiator. In een voorgaand eindwerk is er een basis valdetectie algoritme in Matlab geschreven. Dit algoritme werkt aan de hand van gewone camera beelden. Deze algoritmes moeten herschreven worden om gebruik te maken van het IR spectrum. In een literatuurstudie wordt eerst de verschillende problemen en oplossingen bij het gebruik van IR cameras onderzocht. Hierna moet de bestaande code hiervoor aangepast worden in Matlab. Om de wijzigingen te valideren, moeten gesimuleerde vallen opgenomen worden. Aantal eindwerkstudenten: 1 Dagelijkse begeleiding: Glen Debard glen.debard@khk.be Jonas Van den Bergh jonas.vandenbergh@denayer.wenk.be Promotor: Bart Vanrumste bart.vanrumste@khk.be Toon Goedemé toon.goedeme@denayer.wenk.be Opdrachten: literatuurstudie: 20% implementatie (Matlab): 50% experimenten (validatie algoritme): 30% p. 19

20 IR camerabeeld van persoon figuur figuur p. 20

21 Mogelijke bron van interferentie 2.8. Design of an all-digital PLL for frequency synthesis Description The PLL is widely used for frequency synthesis and timing recovery applications. Traditionally, most PLLs are in analog form, for keeping good output jitter performance. Unfortunately, due to high integration of many VLSI systems, the PLL often operates in a very noisy environment. Analog circuits are quite sensitive to these disturbances coupled through power supply and substrate. So many analog approaches are choosing a narrow bandwidth to improve the jitter performance. However, this method often results in a long lock-in time, which is not endurable for portable or mobile applications. On the contrary, an All-Digital-PLL (ADPLL) not only has higher noise immunity but also a number of other attractive features, including better testability, programmability, stability, fast locking-in and ease of integration into digital systems. Moreover, the ADPLL has remarkable benefits in saving both chip area and power compared to traditional analog approaches. A typical architecture of an ADPLL is shown below Application figuur This ADPLL will be served as a key component of a clock and data recovery circuitry in an optical receiver Targets p. 21

22 180 nm technology; Operation frequency > 2 GHz; Tuning range > 1 GHz Output jitter (rms) < 20 ps; Transistor level implementation; Simulation and physical layout State-of-the-art figuur [1] [2] [3] [4] Process 130 nm CMOS 180 nm CMOS 65 nm CMOS SOI 130 nm CMOS Output Frequency 5 GHz 0.5 ~ 2.5 GHz 0.5 ~ 8 GHz 3.6 GHz Output Jitter < 50 ps (pk-pk) 2.36 ps (rms) 3.2 ps (rms) 0.3 ps (rms) Design Methods System level simulation: Matlab, modelsim ; Transistor level simulation: spectre, eldo, hspice ; Layout: virtuoso; Digital synthesis and implementation: Cadence Encounter, Synopsys platform References [1] J. L. Sonntag, J. Stonick, A Digital Clock and Data Recovery Architecture for Multi-Gigabit/s Binary Links, IEEE J. of Solid-State Circuits, vol.41, no. 8, pp , Aug [2] M. Brownlee, P. K. Hanumolu, et al, A 0.5-GHz to 2.5-GHz PLL With Fully Differential Supply Regulated Tuning, IEEE J. of Solid-State Circuits, vol. 41, no. 12, pp , Dec [3] A. V. Rylyakov, J. A. Tierno, et al, A Wide Power-Supply Range (0.5V-to-1.3V) p. 22

23 Wide Tuning Range (500MHz-to-8GHz) All-Static CMOS AD PLL in 65nm SOI, Proceeding of ISSCC, pp , [4] C. Hsu, M. Z. Straayer, et al, A Low-Noise, Wide-BW 3.6GHz Digital ## Fractional-N Frequency Synthesizer with a Noise-Shaping Time-to-Digital Converter and Quantization Noise Cancellation, Proceeding of ISSCC, pp , Useful Link: ieeexplore.ieee.org/search/advsearch.jsp Contact paul.leroux@khk.be (or paul.leroux@esat.kuleuven.be) ying.cao@esat.kuleuven.be 2.9. Development of ASIC design kits for Tanner environment The task We are looking for enthusiastic students willing to create an PC based Tanner software ASIC development design kit for technologies from leading foundries. This includes converting the models, setting up the front-end simulations environment and testing the environment and comparing the results with the existing Cadence based design kit. In a second phase a back-end environment shall be set up involving creating libraries for place and route, setting up P-cells, DRC and LVS. The resulting design kit will be used by universities around the globe, so accuracy is a key factor. Also to support the customers, a manual must be made with examples and test results. All design kits need to have the same uniform setup allowing our customers to easily switch technologies if needed. At the start of the project, the students will have to brainstorm as a team as to what this structure will look like The offer The students get the opportunity to receive an internal training on the Tanner design software. IMEC designers will introduce them in the ASIC design flow. If time permits the students can develop their own small design using the developed design kit What exsists Starting point is a design kit that was developed within IMEC several years ago. The software and licenses will be provided by IMEC Domain VLSI Electronics - ASIC design p. 23

24 Knowledge VLSI Electronics Number of students Each design kit will be developed in teams of 2 students Coach, Supervisor Nico Beylemans Promotor Teacher at University or Institute Contact Nico Beylemans ASIC Design Support Engineer IMEC - Division INVOMEC Phone: Fax: Nico.Beylemans@imec.be Steven Redant Manager ASIC Design IMEC - Division INVOMEC Phone: Fax: Steven.Redant@imec.be Location IMEC- Division INVOMEC Kapeldreef 75, 3001 Heverlee. Student can get the possibility to work at home or home institute in function of the availability of design tools Ontwerp van bouwblokken binnen IMEC's DARE libraries voor radiatietolerante chips in commerciële technologieën Achtergrond IMEC ontwikkelt in opdracht van het Europees Ruimteagentschap ESA standaardcelbibliotheken die toelaten radiatietolerante chips te ontwerpen in commerciële technologieën. Zonder zulke libraries moet er steeds gekozen worden voor dure radiatie-harde processen met beperkte functionele flexibiliteit. Door het toepassen van ontwerptruuks kan echter met een bibliotheek voor commerciële technologie ook al een grote radiatie-tolerantie gehaald worden Inhoud p. 24

25 Momenteel ondersteunt IMEC zo een.18 micron bibliotheek en zijn de eerste stappen gezet naar de ontwikkeling van een 90 nm bibliotheek. We noemen die bibliotheken DARE bibliotheken. DARE is een acroniem voor Design Against Radiation Effects. De huidige bibliotheken zijn ontwikkeld voor UMC technologieën en voor bepaalde spanningsniveaus. Een port naar TSMC is interessant; of een.18 bibliotheek die ook een intern spanningsniveau heeft van 3.3V. Door het wegvallen van een van de radiatie-harde technologieën van een Europese foundry wordt mogelijk het maken van een DARE bibiliotheek in een 5V commericiële technologie interessant Doel De taak van de student(en) bestaat erin stralingstolerante bibliotheekcellen te ontwerpen en alle bibliotheekinformatie aan te maken die nodig is om de cellen in een volledige digitale ASIC ontwerpflow te kunnen gebruiken, zoals daar zijn: schema layout LEF file Verilog model VITAL model.lib file IBIS modellen voor I/O cellen Dit eindwerk vereist toegang tot Cadence ontwerptools en regelmatige aanwezigheid in IMEC voor ontwerpondersteuning en het gebruik van de specifieke software tools. Software tools (state-of-the-art) en - omgeving: Cadence (Virtuoso, Composer, Analog Environment, Ocean, Spectre simulator, Encounter library Characterizer) Calibre (DRC, LVS, LPE) Linux/UNIX Onderwerp - domein VLSI Elektronica, design ASIC library Voorkennis VLSI Elektronica Aantal studenten 2 (of 1) p. 25

26 Begeleiding Steven Redant Promotor Docent Univ of hogeschool Contact Steven Redant Manager ASIC Design IMEC - Division INVOMEC Phone: Fax: Steven.Redant@imec.be Locatie IMEC- Division INVOMEC Kapeldreef 75, 3001 Heverlee. Studenten krijgen de mogelijkheid gedeeltelijk thuis (of in het eigen instituut) te werken afhankelijk van de beschikbaarheid van design tools Ontwerp van een MEMS device als test case voor een flexibele MEMS design omgeving Achtergrond Micro-mechanische sensoren: In het kielzog van de steeds kleiner en krachtiger wordende micro-elektronica, worden uit silicium, met vergelijkbare technieken, kleine mechanische componenten gemaakt die de zintuigen zijn van moderne apparaten. Onopvallend hebben ze zich al een vaste plaats veroverd in tal van toepassingen. Zo zitten er druksensoren in bloeddrukmeters, maar ook als hoogtemeter in polshorloges, in stofzuigers en in de cilinderkamer van dieselmotors. Micropompjes doseren de medicijntoevoer in medische implantaten, maar ook in inkjet printers. Accelerometers activeren je airbag bij een crash en een gyroscoop stabiliseert je wagen bij een slip of het beeld in je handycam. Het onderzoeksdomein waarin deze sensoren worden ontwikkeld wordt aangeduid met MST (Micro, Systemen & Technologie) of MEMS (Micro Elektro-Mechanische Sensoren) Inhoud Wat houdt MEMS design in? In tegenstelling to de microelektronica - waar men enkel met het elektrische domein in contact komt - behelst MEMS design een ruime waaier van verschillende fysische interacties die gemodelleerd dienen te worden om toe te laten het gedrag van een systeem, bvb een sensor, juist te kunnen voorspellen. Daarvoor bestaan er verschillende tools: 2D layout- en 3D ontwerppakketten, multifysische simulatoren, p. 26

27 design rule checkersâ# In de divisie INVOMEC van IMEC worden enerzijds nieuwe micromechanische systemen ontworpen of bestaande realisaties ge-redesigned, anderzijds zijn wij steeds bezig onze ontwikkelingsmethodes te verbeteren Doel Na een opleiding in MEMS en het gebruik van de belangrijkste design tools, gaan de kandidaten zelf aan de slag. Onder het motto, "De beste stuurlui doen het zelf" wordt zelf een MEMS device ontworpen waarna dit gefabriceerd wordt. Tijdens het ontwerp worden de verschillende stappen goed gedocumenteerd en eventueel geautomatiseerd. Hierbij kunnen de kandidaten zich ofwel horizontaal verbreden of vertikaal verdiepen, met de bedoeling voorstellen te doen aangaande het gebruik van en de koppeling tussen verschillende pakketten. Het doel is de efficiëntie te verhogen (meer, snellere en juistere simulaties) en de kans op fouten verminderen (cross checking, automation). Finaal worden de simulaties vergeleken met meetresultaten op de gefabriceerde devices Onderwerp - domein Elektronica Elektromechanica - MEMS Voorkennis gezond verstand fysische kennis handigheid met teken- en/of simulatiepakketten eventueel programmeerervaring Aantal studenten 2 (of 1) Begeleiding Jan Bienstman Promotor Docent Univ of hogeschool Contact Jan Bienstman MEMS Design Support Engineer IMEC - Division INVOMEC Phone: Fax: Jan.Bienstman@imec.be Steven Redant Manager ASIC Design IMEC - Division INVOMEC Phone: Fax: Steven.Redant@imec.be p. 27

28 Locatie IMEC- Division INVOMEC Kapeldreef 75, 3001 Heverlee. Studenten krijgen de mogelijkheid gedeeltelijk thuis (of in het eigen instituut) te werken afhankelijk van de beschikbaarheid van design tools Hydrogen generation from solar light Experimental setup Description Hydrogen (H_2 ) is interesting as fuel for transportation and as storage of solar energy. There exist many methods to produce hydrogen. An environmental friendly way is the use of solar energy, which can be a source of hydrogen with quasi infinite lifetime. The aim of this thesis is to develop a setup which demonstrates the generation of hydrogen by solar energy and the use of hydrogen for the production of electricity. For this aim a demonstration setup has to be developed, consisting of a solar panel, an electrolyzer, a water tank, hydrogen storage, a fuel cell, sensors, read out electronics and software. The solar panel converts solar light into electricity, which is consequently used by the electrolyzer to produce hydrogen (H_2 ) and oxygen (O_2 ) from water (H_2 O). The generated hydrogen needs to be stored. The fuel cell uses the stored hydrogen to generate electricity again. Sensors measure the power generated by the solar panel and the fuel cell, the hydrogen production rate, etc. This information is shown in an attractive way on a computer. The thesis consists of developing the setup, selecting the different components and putting them together. Software has to be written to control the setup, read out the sensors and to give a nice overview of the setup Contact person(s) Stefan.Degroote@imec.be or jan.genoe@iwt.khlim.be Simulatie van de planning van decentrale energievoorziening Aan het departement PMA (Productin engineering, Manufacturing and Automation) van de K.U.Leuven wordt er o.a. onderzoek verricht over het gebruik van agent technologie voor het opstellen van korte termijnvoorspellingen voor productieomgevingen. Door gebruik te maken van parallelle algoritmes (die gebaseerd zijn op het gedrag van mierenkolonies) is het mogelijk om flexibele planningen op te stellen. Deze planningen zijn niet alleen geoptimaliseerd maar kunnen ook flexibel aangepast worden tijdens het uitvoeren van deze planning. Dit betekent bijvoorbeeld dat bij uitval van een machine een p. 28

29 order verschuift naar een andere machine; de lopende planning hoeft hiervoor niet volledig opnieuw opgesteld te worden. De planning wordt in een continue proces enkel minimaal bijgesteld. In het kader van een eindwerk gedurende academiejaar is voor het eerst een simulator voor de planning van elektricteitsproductie ontworpen. Deze simulator is in Java geschreven en zorgt voor de optimale koppeling tussen de gebruikers en producenten in een elektriciteitsdistributienetwerk. Het algoritme is zodanig dat de gebruikers mieren uitzenden over het netwerk en hierdoor de producenten ontdekken. Deze mieren zijn in staat om een gedeelte van de energie geproduceerd door een producent op voorhand te reserveren. Deze reservatie heeft evenwel een tijdelijke geldigheid. Dit zorgt ervoor dat bepaalde reservaties automatisch vrijgegeven worden indien de gebruiker om een of andere reden deze energie niet meer nodig heeft. Het is de bedoeling om in het academiejaar dit eindwerk verder te zetten en er een aantal verbeteringen in aan te brengen. Bij de koppeling van gebruikers en producenten is het noodzakelijk om rekening te houden met een aantal beperkingen die inherent zijn aan een elektriciteitsdistributienetwerk. Dit zijn een aantal voorbeelden: Er moet rekening gehouden worden met de omzetting van 3 faze naar 2 faze. De 3 fazen moeten hierbij gelijk belast worden. Er zijn transfo's opgenomen in het netwerk. De stroom kan slechts in één richting vloeien. De transmissiekabels hebben een beperkte capaciteit. Verbetering van de visualisatie. Het parallel uitvoeren van de simulatie met behulp van Terracotta. Een aantal van deze componenten in de elektriciteitsdistributie zullen in Java gemodelleerd worden en opgenomen worden in de simulatie. Ook is het de bedoeling om de visualisatie van de simulatie te verbeteren. Dit laatste is trouwens ook noodzakelijk om de correcte werking van het mierenalgoritme te kunnen verifiëren en laat tenslotte toe om de simulatie te gebruiken als een demo. Sleutelwoorden: Java, multithreading, threadsynchronisatie, modelleren van componenten uit het probleemdomein, simulaties in Java, Java ontwikkeltools: Eclipse, Spring, ant, versiebeheer, Terracotta. Aantal studenten: 2 Promotoren: Paul Valckenaers, Leo Rutten Profilering en optimalisatie van de Open Garments community Achtergrond p. 29

30 Binnen het departement MDA en de opleiding communicatie- en multimediadesign van de KHLim hebben we een Europees project Open Garments rond mass customization waarin we ontwerpers, makers en kopers van persoonlijke kledij via een internet community willen samenbrengen, en waarin we nieuwe en/of aangepaste productie- en verkoopstechnieken willen toepassen. De KHLim bouwt hiervoor de community site en is op momenteel bezig met de keuze voor het specifieke platform (php, ruby on rails, jsp,.net,...) Inhoud Alhoewel de community site initieel slechts door een beperkt aantal gebruikers belast zal worden, is het wel de bedoeling om grote aantallen bezoekers te kunnen verwerken wanneer het hele systeem volledig in productie gaat. In deze masterproef onderzoeken de studenten hoe ze het beste de performantie van de webapplicatie kunnen meten en optimaliseren. Het gaat hierbij niet alleen over de snelheid en de reactietijd voor de eindgebruiker, maar ook over de koppeling met andere delen van het systeem die in verschillende technologieen gebouwd kunnen zijn en waarvoor een gepaste communicatiestructuur en API voorzien wordt. Om de gewenste performantieverhoging te bekomen krijgen de studenten de kans om de ontwikkelaars van de applicatie direct aan te sturen en eventueel mee te werken aan de bouw ervan Doel 1. selectie (en eventueel fijntuning of ontwikkeling) van de gepaste tools om de performantie na te gaan 2. verbetertrajecten definieren, evalueren en implementeren Onderwerp / domein web technologie, community sites, performantie Aard van het werk literatuurstudie: 20% analyse: 20% ontwikkeling en implementatie: 45% evaluatie: 15% Voorkennis affiniteit met web applicaties (minstens php), programmeervaardigheden p. 30

31 Aantal studenten 2 (of desnoods 1) Promotor Kris Aerts Link naar native C/C++ en/of Java-applicaties voorzien voor Firefox-extensies Achtergrond Firefox is een open source web browser die veel beter de standaarden opvolgt dan de marktleider Internet Explorer en die (terecht) heel wat aanhang heeft bij onafhankelijke gebruikers en in academische kringen. Leuk aan Firefox is het feit dat je gemakkelijk extensies kan ontwikkelen ( "Extensies zijn kleine add-ons die nieuwe functionaliteit toevoegen aan Firefox, van een eenvoudige werkbalkknop tot een volledig nieuwe mogelijkheid. Ze stellen u in staat om Firefox aan uw eigen behoefte en voorkeuren aan te passen, terwijl wij Firefox zelf licht en efficiënt kunnen houden." Vorig academiejaar heeft een student voor het eerst geexperimenteerd met het zelf schrijven van zo'n extensie. Het komende jaar gaan we op dit elan een stapje verder Inhoud Vanuit technisch oogpunt heb je voor een Firefox-extensie vooral XML en Javascript nodig, naast de kennis van CSS en xhtml (wat vanzelfsprekend is voor werken in een webbrowser). Vanuit inhoudelijk oogpunt zien we dat de meeste extensies voornamelijk inspelen op de manier van surfen: webpagina's kunnen anders bekeken, bewerkt en/of aangestuurd worden, wat ook het dichtste aansluit bij wat je kan met Javascript en DHTML. In deze masterproef willen we buiten dit 'traditionele' kader stappen en proberen om samen te werken met andere soorten programma's die geschreven zijn in andere programmeertalen, bv. C, C++ en Java. Zo zouden we bijvoorbeeld vanuit onze browser specifieke hardware kunnen aansturen via C++-programma's. Normaal kan je vanuit Javascript niet zomaar naar externe programma's linken, maar ongetwijfeld bestaan er verschillende oplossingen. Zo zou je bijvoorbeeld via Ajax kunnen connecteren met een webserver die je inbouwt in je C++-applicatie. Deze mogelijkheid moet echter nog onderzocht worden. p. 31

32 Doel 1. Oplossingen vinden om buiten de Javascript-beperkingen te kunnen stappen. 2. Deze oplossingen evalueren en toepassen voor een beperkte test-applicatie. 3. Deze oplossingstrategie generaliseren, en indien mogelijk, een aangepaste tool ontwikkelen die anderen toelaat om deze strategie met minimale inspanningen toe te passen Onderwerp / domein webtechnologie, Firefox, Javascript, XML Aard van het werk literatuurstudie: 20% analyse: 20% ontwikkeling en implementatie: 45% evaluatie: 15% Voorkennis kennis van Firefox vaardig in XML en Javascript sterk in C++ en/of Java Aantal studenten 2 (of desnoods 1) Promotor Kris Aerts Veilige FPGA-configuratie vanop een afstand FPGA's worden niet enkel meer gebruikt voor prototypes, maar ook meer en meer als eindproduct. De herconfigureerbaarheid van FPGA's brengt in dit geval een extra voordeel met zich mee: de implementatie kan bij problemen of bij het verschijnen van een nieuwe versie aangepast worden. In een traditionele opstelling moet de FPGA dan ter plaatste volledig geherconfigureerd worden. In een meer praktische opstelling kan de FPGA vanop een afstand geconfigureerd worden. Een probleem dat hierbij optreedt, is dat de configuratiegegevens beveiligd moeten worden om te voorkomen dat ze onderschept of gewijzigd worden. De doelstellingen van dit eindwerk zijn om een systeem te ontwerpen dat via een beveiligd configuratiebestand de FPGA herconfigureert p. 32

33 via een ethernetverbinding. Daartoe wordt de FPGA opgedeeld in een statische zone en een herconfigureerbare zone. In de herconfigureerbare zone komt de applicatie terecht die wordt beschreven in het configuratiebestand. In de statische zone worden de cryptografische modules geïmplementeerd die het beveiligd configuratiebestand verwerken alsook de configuratie van de beoogde applicatie verzorgen. Deze masterproef bestaat uit de volgende stappen: evaluatie van een bestaand systeem dat via een seriële verbinding de configuratiegegevens verstuurt, uitbreiding van het systeem a.d.h.v. een ethernetverbinding die via een softcore PicoBlaze processor wordt aangestuurd, uitbreiding van het systeem door toevoeging van meerdere cryptografische componenten, evaluatie van het resulterend systeem. Deze masterproef loopt in samenwerking met EhB (Erasmushogeschool Brussel). De studenten kunnen aan hun masterproef werken aan de KHLim en worden enkele keren verwacht bij EhB om de voortgang te bespreken. Aard van het werk: 20% literatuurstudie 80% implementatie Interne promotoren KHLim: Jo Vliegen Nele Mentens Externe promotoren Erasmushogeschool Brussel: An Braeken Abdellah Touhafi Studenten: Joren Grondelaers, Robbie Vandeweert Efficiënte implementatie van cryptosystemen gebaseerd op elliptische krommen Om op een efficiënte manier o.a. digitale handtekeningen te kunnen genereren en verifiëren, worden cryptosystemen gebruikt die gebaseerd zijn op elliptische krommen. Hoewel deze systemen wiskundig relatief complex zijn, vertonen ze goede eigenschappen inzake chipoppervlakte en snelheid. De opdracht van deze masterproef bestaat erin om verschillende varianten van cryptosystemen gebaseerd op elliptische krommen te implementeren en te vergelijken op FPGA. Hiertoe zullen standaardkrommen en -parameters aangewend worden die wereldwijd als veilig aanzien worden. Deze masterproef loopt in samenwerking met EhB (Erasmushogeschool Brussel). De studenten kunnen aan hun masterproef werken aan de KHLim en worden enkele keren verwacht bij EhB om de voortgang te bespreken. p. 33

34 Aard van het werk: 20% literatuurstudie 80% implementatie Interne promotoren KHLim: Jo Vliegen Nele Mentens Externe promotoren Erasmushogeschool Brussel: An Braeken Abdellah Touhafi Studenten: Robben Aerts, Brecht Sluismans Evaluatie van nieuwe hashfunctiekandidaten op FPGA Een hashfunctie is een bewerking die een (variabel) aantal bits afbeeldt op een bitstring met een vaste (kortere) lengte. In de cryptografie zijn hashfuncties vooral belangrijk voor het controleren van de integriteit van een boodschap: wanneer een boodschap samen met de bijhorende hashwaarde wordt verstuurd, kan er nagegaan worden of de boodschap gemanipuleerd werd door de hashwaarde van de boodschap opnieuw te berekenen en te vergelijken met de doorgestuurde hashwaarde. Op een gelijkaardige manier worden hashfuncties gebruikt bij het genereren en verifiëren van digitale handtekeningen. Omdat de bestaande standaarden voor hashfuncties niet meer voldoen aan de veiligheidseisen van toekomstige applicaties, is er in het najaar van 2008 een competitie gestart voor het vinden van een nieuwe hashfunctiestandaard (zie csrc.nist.gov/groups/st/hash/index.html). Nadat de specificaties van de kandidaat-hashfuncties gepubliceerd werden, bevindt de competitie zich nu in een evaluatiefase waarin niet enkel de veiligheid, maar ook de implementatie-eigenschappen (zowel in software als hardware) wereldwijd geëvalueerd worden. Deze masterproef levert een bijdrage aan de evaluatie van nieuwe hashfunctiekandidaten aan de hand van volgende stappen: implementatie van meerdere nieuwe hashfunctiekandidaten op FPGA, implementatie van een test setup, uitgebreide rapportering en vergelijking van de snelheid en de oppervlakte van de kandidaten en de referentie-implementatie. Deze masterproef loopt in samenwerking met de onderzoeksgroep COSIC (COmputer Security and Industrial Cryptography) aan het departement Elektrotechniek-ESAT van de Katholieke Universiteit Leuven. De studenten kunnen aan hun masterproef werken aan de KHLim en worden enkele keren verwacht bij COSIC om de voortgang te bespreken. Aard van het werk: 20% literatuurstudie p. 34

35 80% implementatie Interne promotoren KHLim: Jo Vliegen Nele Mentens Externe promotor K.U.Leuven, ESAT, COSIC: Sebastiaan Indesteege Studenten: Wim Ramakers, Hans Narinx Implementatie van nieuwe vermogenaanvallen en tegenmaatregelen op FPGA Om veiligheid toe te voegen aan embedded systemen die gebruik maken van FPGAs, moeten cryptografische algoritmen toegevoegd worden aan bestaande FPGA implementaties. Deze cryptografische algoritmen moeten ten eerste verondersteld worden theoretisch veilig te zijn. Een bijkomende eis aan de cryptografische bouwblokken is dat ze bestand zijn tegen zogenaamde nevenkanaal aanvallen. Dit zijn aanvallen die via een meting van het vermogenverbruik of de uitvoeringstijd van bepaalde bewerkingen geheime informatie proberen te achterhalen. In dit eindwerk zal er via een opeenvolging van vermogenmetingen en tegenmaatregelen (dit zijn verbeteringen van de implementatie) getracht worden om een cryptosysteem gebaseerd op elliptische krommen zo veilig mogelijk te maken. Daartoe zullen de volgende stappen doorlopen worden: opstellen van een setup voor vermogenmetingen aan de hand van een FPGA-bordje, een oscilloscoop en een PC, analyseren van een bestaande implementatie van een cryptosysteem gebaseerd op elliptische krommen, herhaalde implementatie van tegenmaatregelen en meer geavanceerde vermogenaanvallen, vergelijking van de veiligheid, de oppervlakte en de snelheid van de verschillende implementaties. Deze masterproef loopt in samenwerking met de onderzoeksgroep COSIC (COmputer Security and Industrial Cryptography) aan het departement Elektrotechniek-ESAT van de Katholieke Universiteit Leuven. De studenten kunnen aan hun masterproef werken aan de KHLim en worden enkele keren verwacht bij COSIC om de voortgang te bespreken. Aard van het werk: 20% literatuurstudie 80% implementatie Interne promotoren KHLim: Jo Vliegen Nele Mentens Externe promotor K.U.Leuven, ESAT, COSIC: Lejla Batina p. 35