嵌入式系统协调设计与协同模拟技术

随着微电子和计算机技术的发展,嵌入式系统的功能和结构日益复杂,传统的设计方法已经无法满足嵌入式产品快速发展需要。作为系统设计新方法,协调设计(Co-Design)已经成为嵌入式系统设计方法热点研究之一。协调设计就是在系统设计之初通过划分手段把整个系统划分为适合软件和硬件实现两部分,使系统设计并行进行。软硬件设计完成后利用协同模拟手段验证系统设计正确性,验证通过后,系统设计进入进行软硬件综合和系统集成测试阶段。该文研究嵌入式系统协调设计环境和软硬件系统模拟方法,通过构造软件和硬件模拟器,在系统设计初期实现嵌入式系统的软硬件功能及软硬件接口设计的快速验证,达到优化系统设计、降低系统开发成本、缩短设计周期的目的。     

基于MPSoC并行调度的矩阵乘法加速算法研究

矩阵乘法是数值分析以及图形图像处理算法的基础,通用的矩阵乘法加速器设计一直是嵌入式系统设计的研究热点。但矩阵乘法由于计算复杂度高,处理效率低,常常成为嵌入式系统运算速度的瓶颈。为了在嵌入式领域更好地使用矩阵乘法,提出了基于MPSoC(MultiProcessor System-on-Chip)的软硬件协同加速的架构。在MPSoC的架构下,一方面,设计了面向硬件约束的矩阵分块方法,从而实现了通用的矩阵乘法加速器系统;另一方面,通过利用MPSoC下的多核架构,提出了相应的任务划分和负载平衡调度算法,提高了并行效率和整体系统加速比。实验结果表明,所提架构及算法实现了通用的矩阵乘法计算,并且通过软硬件协同设计实现的多核并行调度算法与传统单核设计相比在计算效率方面得到了显著的提高。     

SOPC技术在嵌入式音频播放系统中的应用

Altrea公司Nios Ⅱ软核概念的提出及SOPC软硬件综合解决方案,在一定的应用场合颠覆了传统的嵌入式设计理念,从硬件和软件整体设计上极大推动了嵌入式系统设计,使得嵌入式的硬件电路更加简单、有效、易于理解;软件设计更加轻松,移植性更强。本文介绍的基于Nios Ⅱ软核的嵌入式便携音频播放系统设计充分说明了软硬件协同处理的优点,体现了Nios Ⅱ软核符合技术发展的潮流,即硬件设计软件化。     

嵌入式系统电源的设计与调试

随着计算机技术、半导体技术以及电子技术的发展,嵌入式系统以其体积小、可靠性高、功耗低、软硬件集成度高等特点广泛应用于工业制造、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等众多领域.嵌入式系统硬件设计与调试是嵌入式系统设计成功的基础,而硬件电路中电源电路的设计与调试则是系统硬件调试成功的关键.本文从实际应用出发,结合在焊接机控制系统中嵌入式系统电源的设计与调试过程中碰到的一些问题,分析讨论嵌入式系统电源的设计与调试方法.     

X86与RISC系统及设计开发

近年来,随着以嵌入式微处理器及嵌入式操作系统为核心的嵌入式技术飞速发展,越来越多的1T工程师会关注并涉足嵌入式软硬件系统的设计与应用开发,其中,以ARM为代表的RISC架构嵌入式处理器及以Linux为代表的嵌入式操作系统,占有嵌入式应用系统软硬件平台的绝大多数市场份额。与传统的X86架构系统相比较,基于RISC架构的系统在性能、特点及软硬件系统设计与开发方式上有何异同？IT工程师应该如何进行自我提升,以适应新的技术发展潮流与趋势？     

基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计

提出了一种基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计方法。SystemC是OSCI(OpenSystemCIni tiative)组织制定和维护的一种开放源代码的C 建模平台 ,提供支持硬件建模和仿真的C 类库及相应的仿真内核。通过SystemC的支持 ,该方法在整个嵌入式系统设计流程内使用C 语言来统一描述硬件和软件 ,实现软硬件的协同设计和仿真。该方法同传统的设计方法相比更加灵活和有效。     

基于SystemC的嵌入式系统设计的描述模型

系统建模是嵌入式系统设计的关键步骤,其好坏直接影响着设计的质量和产品的上市时间。已有多种建模方案,但每种都有其局限性。本文提出一种由5层模型组成的嵌入式系统设计的模型框架。它能够从需求描述开始,建立CDM功能模型,经一致性验证,满足设计要求后映射到SystemC抽象模型上。利用SystemC的硬件描述特征和仿真库,增加设计细节,分层细化模型并进行验证,最后达到软硬件的协同设计和综合实现的目的。     

软硬件综合AADL可靠性建模及分析方法

目前嵌入式系统广泛应用于航空电子、远程医疗、汽车电子等具有高可靠性要求的系统中。随着嵌入式系统的复杂度越来越高,为了保障系统的高可靠性需求,需要在系统开发的早期设计阶段对系统的可靠性进行分析评估,以提高系统的开发效率。嵌入式系统中软件、硬件功能的失效都会对系统可靠性产生影响,而AADL的可靠性模型缺乏对硬件构件错误的影响及传播机制进行刻画分析的能力。本文综合考虑软、硬件错误发生失效后对系统可靠性的影响,提出了一种面向系统架构级别的软硬件综合可靠性分析方法。该方法基于电子电路设计中事务级建模方法,扩展了AADL事务级错误模型的语法和语义,来支持AADL对硬件构件错误传播的硬件功能行为建模,在此基础上,利用AADL模型实例化机制实现对嵌入式系统可靠性建模,刻画了错误行为在硬件构件之间、软硬件构件之间的传播与影响。同时,定义了AADL硬件构件事务级错误模型到广义随机Petri网模型的映射规则,实现了系统软、硬件综合的可靠性行为仿真计算模型组合,支持嵌入式系统的软硬件综合可靠性分析。论文开发了软硬件综合可靠性建模与分析工具原型,并以某型飞机空气增压系统为例,在航空电子系统架构设计中进行尝试,验证了该方法在复杂嵌入式系统设计中进行软硬件综合可靠性分析的可行性与优越性。     

电缆管道巡检机器人嵌入式系统的设计与实现

针对电缆管道巡检机器人的任务需求,提出了一种基于DM6446的嵌入式测控系统.从硬件和软件两方面详细介绍了嵌入式系统的设计和实现方法.硬件上采用以高集成度的DM6446双核处理器为中心的模块化设计;软件开发中基于Linux的层次化架构和多进程/多线程管理实现了运动控制、视频采集、参数检测、网络传输等功能.达芬奇技术的应用和实现保障了机器人实时视频编码和视频数据的传输.各种测试结果表明了嵌入式系统设计的合理性,整体机器人实现了各项功能技术要求.     

基于平台和中间件的嵌入式系统软硬件协同设计

提出了一种基于平台和软件中间件技术的嵌入式系统软硬件协同设计方法。通过显微图像嵌入式Internet技术的具体研究,比较详细地分析了嵌入式系统软硬件协同设计方法,并给出设计流程。通过软/硬件平台的设计,以及TCP/IP协议栈等中间件的具体开发,实现了一个实用的嵌入式系统,并给出实验测试结论。研究结果表明:该方法有利于复杂系统的层次化分解、软件复用,以及软硬件优化,同时,可提高系统的可靠性。是一种有效的嵌入式系统设计方法。