A model-driven engineering framework for embedded systems design

This work presents a Model-Driven Engineering (MDE) framework to improve embedded system design. The framework adopts concepts from MDE for the automatic generation of a control and data flow internal representation, starting from the functional specification of an embedded application described using UML class and sequence diagrams. By means of transformations rules applied on the UML model of the embedded system, an MOF-based (Meta Object Facility is a standard representation for meta-models and models proposed by OMG) internal representation is automatically obtained, which is iteratively mapped into a hardware/software implementation by means of model transformations. This mapping is optimized by a design space exploration (DSE) method based on a categorical graph product. The model transformations have also as input a platform model, which specifies the available hardware, software and interface resources, and produce an implementation model, on which software synthesis, communication synthesis and high-level synthesis algorithms are applied to generate the final implementation. A case study is described to illustrate the application of the framework.     

PASES: An energy-aware design space exploration framework for wireless sensor networks

Energy consumption is one of the most constraining requirements for the development and implementation of wireless sensor networks. Many design aspects affect energy consumption, ranging from the hardware components, operations of the sensors, the communication protocols, the application algorithms, and the application duty cycle. A full design space exploration solution is therefore required to estimate the contribution to energy consumption of all of these factors, and significantly decrease the effort and time spent to choose the right architecture that fits best to a particular application. In this paper we present a flexible and extensible simulation and design space exploration framework called “PASES” for accurate power consumption analysis of wireless sensor networks. PASES performs both performance and energy analysis, including the application, the communication and the platform layers, providing an extensible and customizable environment. The framework assists the designers in the selection of an optimal hardware solution and software implementation for the specific project of interest ranging from standalone to large scale networked systems. Experimental and simulation results demonstrate the framework accuracy and utility.     

无人机综合检测与仿真系统

针对无人机系统研制过程中测试及仿真验证的需求,设计了一种基于PowerPC硬件平台和VxWorks软件平台的无人机综合检测与仿真系统.该系统以仿真计算机为主体,在考虑综合检测与仿真两大功能需求的基础上,对其进行软硬件设计.本文从系统整体研制方案、硬件设计与实现、系统通信协议、软件设计与实现等4个方面具体阐述系统工作原理及设计思路.最后搭建了不同的应用环境对该系统进行测试和验证,通过数据分析证明了该系统的实用性,并将有效地提高无人机飞行控制系统的研制和开发效率.     

基于嵌入式技术的电力线载波抄表系统管理与通信

以电力线载波抄表系统开发应用为背景,详细论述了基于MCU和嵌入式技术的远程抄表系统的结构和基本软硬件设计,同时结合载波通信可靠性和速度方面的局限性以及新技术的发展,讨论了改进设计.     

基于FPGA的OFDM基带软硬件联合验证平台的设计

针对OFDM基带系统的软件仿真和硬件验证,提出并设计了一种基于FPGA的OFDM基带系统软硬件联合验证方案。在该方案中,基带系统由上位机的软件基带部分和FPGA的硬件基带部分组成。两者之间的数据连接由基于以太网的UDP协议实现,从而在验证平台上实现了完整的基带系统。应用实例表明,在所提出的基带系统验证平台中,软件仿真可以运行于实际信道,硬件验证的结果可以得到灵活的实时处理。因此该平台为基带系统的设计提供了从算法研究到硬件实现的统一测试环境,有效提高了设计效率。     

永磁同步电机矢量控制系统的研究

电机控制技术是实现高性能伺服驱动的核心,也是体现先进制造技术的标志技术之一。基于永磁同步电动机矢量控制理论,介绍了永磁同步电动机的数学模型和基于=0的矢量控制方法,建立了基于空间矢量的永磁同步电动机矢量控制系统Matlab仿真模型,并给出了仿真结果和系统软、硬件设计。硬件系统以TMS320F2812为核心,实现了电流、速度双闭环的矢量控制。仿真结果与理论分析一致,表明设计方案和控制策略的正确性。     

MobileNetV2 神经网络处理器的设计方案比较

针对MobileNetV2的瓶颈模块,进行了专用处理器芯片的设计方案研究;在卷积层融合模式和可配置方块结构的基础上,针对瓶颈模块卷积提出了一种能够动态分配计算力的流水作业结构;然后设计了一个对应的分析框架,提出了一个设计空间,并采用软件模拟器遍历比较了此空间内各种方案的性能,分析得出了最优参数选择的规律;通过硬件行为仿真验证了结论的有效性.该研究可以帮助系统芯片设计者根据自身的资源限制和性能需求选择或者设计合适的MobileNetV2处理器IP设计方案,还为处理器自动设计提供了一种思路.     

基于虚拟微处理器的嵌入式软件开发与系统验证环境

嵌入式系统设计过程中软件与硬件集成验证的滞后，已成为制约整个系统开发进程的重要因素．虚拟微处理器是指在嵌入式系统硬件原型形成之前构造的可仿真原型，通过对微处理器的仿真支持软件嵌入式软件开发．介绍了基于虚拟微处理器技术的嵌入式软件开发环境的设计和实现，利用该环境，设计者可在设计早期进行系统集成验证，减少设计错误并缩短设计周期．该环境已经在嵌入式系统开发过程中得到成功应用．     

空间光通信终端控制系统设计与容错方法研究

本文针对空间光通信APT技术对终端控制的性能指标要求,设计终端控制系统,采用三闭环改进PID控制策略,根据实际控制对象进行建模仿真,并对硬件、软件设计方案进行了阐述,同时根据空间的复杂环境,提出了设计中所采用的容错方法,在实际测试中取得了很好的效果。     

嵌入式系统虚拟原型平台的SystemC实现

提出一个基于SystemC的可配置嵌入式系统快速虚拟原型平台，它具有典型的片上系统结构，支持多层总线架构．作为SystemC事务处理级模型，该平台支持快速仿真和通信细化．将此平台应用于IEEE 802．11媒体访问控制器的设计，目前该系统正处于板级调试过程中．     

基于.NET平台的信息系统开发方法

介绍了软件开发的相关环境、模式以及工具,提出一个基于.NET平台的信息系统的开发框架,以建筑设计项目管理软件开发为实例,对系统设计和实现过程作出技术分析.     

复杂系统基于Agent的建模与仿真设计模式及软件框架

提出了一种基于Agent的建模与仿真设计模式——ABMS设计模式，阐述了ABMS设计模式的主要内容。该模式的提出有利于在建模与仿真领域以及软件开发界之间建立关于ABMS的对话联系与交流。然后设计了一种包含仿真服务模型ServerAgent和仿真模型结构SimAgent的ABMS分布仿真框架，该框架将最大限度实现仿真重用，并将支持大规模的基于Agent的复杂系统的仿真，包括军事对抗以及天战系统的仿真。该框架部分借鉴了HLA的思想，其中的ServerAgent提供底层的通用仿真服务。     

基于LGMD的无人机避障方法研究

为提高无人机避障的灵活性和可靠性，提出了一种基于LGMD（Lobula Giant Movement Detector）的无人机避障方法，通过将视场分割为上、下、左、右4个方位，形成4个方位竞争的LGMD（C-LGMD），并利用Matlab软件进行算法实现和视频仿真分析，最后将算法移植到无人机硬件系统，开展悬停测试和实时飞行实验研究。由视频仿真分析和悬停测试结果表明，该算法能有效分辨来自不同方位的障碍物，具有较好的避障性能和鲁棒性；在实时飞行测试中，无人机在室内环境中可实现三维空间有效避障，验证了该算法的可靠性。研究结果为进一步探索无人机高效、可靠避障提供参考依据。     

基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统设计

针对以硬件为核心的煤矿电网谐波监测系统存在更改、升级时间长,成本高的问题,提出了一种以软件为核心的基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统的设计方案;分析了该系统的工作原理及硬件结构,详细介绍了基于小波变换和傅里叶变换相结合的谐波测量方法的实现,并给出了该系统的软件设计。仿真结果表明,该系统能很好地满足现代煤矿电网谐波监测的要求。     

航空发动机控制软件组态软件的设计与实现

为了满足航空发动机数控系统控制软件标准化、可靠性以及开发周期等要求,提出了一种基于VC的发动机控制软件组态软件设计方案.重点研究了控制软件组态软件的实现机理,搭建出组态软件的结构框架,实现了发动机控制软件的图形组态设计、在线仿真以及代码生成等功能,并结合数据库技术构建了完善的控制软件算法组件库.最后通过实物在回路仿真试...     

基于.NET的信息系统框架设计与实现

当今信息系统应用程序的规模和复杂性与日俱增,传统的软件开发方法难以满足用户的需求.基于框架进行二次开发可以有效地提高软件的开发效率.论文首先对.NET框架进行了介绍,然后对软件开发中的通用过程进行了提炼和封装,最后提出和实现了一个基于.Net技术的企业应用系统可复用框架.     

基于SystemC的AADL软构件仿真代码转换技术

目前,AADL在任务关键和安全关键嵌入式领域有着良好的应用.如何在设计阶段对AADL模型进行仿真,并根据仿真结果迭代构造和精化设计模型,以尽早发现设计模型中存在的问题,保障设计模型的质量,进而减少系统开发的代价,是目前急需解决的技术挑战.SystemC是一种软硬件协同仿真的系统描述语言,由此提出了AADL软构件到Sys...     

基于RSSI方法的井下人员定位系统原理与设计

提出了一种基于RSSI方法的井下人员定位系统的设计方案,阐述了井下巷道数学建模方法和人员定位基本原理,重点介绍了该井下人员定位系统的硬件和软件实现方案。该系统通过在井下关键点布置无线传感器测点获取井下工作人员的RSSI信息,实现了实时追踪定位功能。     

基于STM32的硬件狗设计与实现

信息技术的快速发展,对党政军机要部门的信息安全保密提出了新的要求。为了满足各系统的需要,被保护的软件不被非授权访问或使用,提出一种基于USB接口的硬件狗对保密软件系统进行保护的方法。首先介绍硬件狗的基本原理,然后详细说明其算法实现,最后阐述其在STM32硬件平台上的具体设计与实现。