基于ISS和硬件模拟器的协同模拟关键技术研究

提出一种在嵌入式系统软硬件协调设计中对系统功能进行验证的软硬件协同模拟方法．该方法使用指令集模拟器(ISS)和事件驱动硬件模拟器分别完成软硬件的模拟，并采用C 语言构造处理器的总线功能模型，实现软硬件模拟器的信息交互．重点讨论指令集模拟器、总线功能模型以及硬件模拟器协同模拟接口的设计与实现方法，同时还给出了软硬件模拟器之间的同步算法．     

嵌入式系统设计中的部件优先级分配算法

面向数据实时处理领域嵌入式系统的设计经常采用DFG图作为系统模型，为了获取足够的时间性能，这类系统通常含有大量并发运行的软硬件部件，因此会出现由结构和数据相关所引起的共享资源争用现象，而解决这种争用的方法可以是给部件设置优先级．针对这一问题，提出一种优先级分配算法，它能在某一个执行时间约束前提下，最大可能为并发运行的各部件找到一种优先级分配方法．此外，通过这一算法还能获得了一种快速判定机制，确定一组并发运行部件在存在资源争用情况下是否能够满足某一给定的时间约束，因此它可同时应用于嵌入式系统软硬件协同设计中的系统设计和实现设计阶段．     

嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境设计与实现

介绍了一个嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境，该环境以指令集模拟器和事件驱动硬件模拟器为基本框架，并由总线调度模型和总线界面模型提供软硬件模拟交互界面。重点讨论该环境中软硬件模拟器之间的接口设计与实现方法，最后给出一个嵌入式系统协同验证的应用实例。     

基于动态数据流图的嵌入式系统设计

该文提出一种嵌入式系统软硬件协同设计方法,它以动态数据流图为系统模型对嵌入式系统的功能和性能需求进行描述,由此提供强大的描述、分析能力及可接受的实现规模.通过一种特定的实现结构,以及数据通路的自动综合和实现代码框架的自动生成,设计工作的主体部分可以被有效分解为一系列独立设计任务,能缩短设计周期并提高设计工作的可重用性。     

嵌入式系统软硬件协同设计中的快速样机平台

提出一种嵌入式系统软硬件协同设计的快速样机平台设计方案，该方案使用系统级可编程芯片和处理机软核技术来构成快速样机平台所需的FPGA阵列和规模可调的处理机，以此实现软硬件的更紧密灵活的耦合和更小的通信延迟．可重构逻辑的应用使得该快速样机平台具有简单规整的结构，一方面使得快速样机平台之间的扩展连接更为容易，另一方面使得FPGA芯片中的逻辑资源能得到更充分利用．     

嵌入式系统在资源争用条件下的软硬件划分

以一种具有时间约束的数据流图DFG的可调度性分析为基础,提出一种软硬件划分算法．该算法将由共享资源争用引起的性能影响考虑在内,使得软硬件划分能依据更为精确的性能分析结果,由此将缩小软硬件划分中性能估计同实际运行状况之间的差异,提高划分的合理性,也使得目标系统的性能获得更可靠的保证．     

基于OCP通信的SoC虚部件级软硬件协同建模方法

提出了一种基于OCP(Open Core Protocol)通信协议的虚部件级软硬件协同建模方法，并建立虚部件级模型——FITM(Function Interface Timing Model)．FITM介于系统级算法模型和RTL时钟精确的模型之间，可简化系统级任务直接映射到RTL体系结构的难度；基于FITM的协同仿真对仿真的精确性和速度进行折中，可有效地解决系统级仿真不够精确和RTL仿真速度慢的问题，所得到的仿真结果能最佳地支持软硬件划分决策和系统性能分析．为了使虚部件级软硬件模型之间的通信独立于RTL的总线协议，文中采用OCP事务级通信协议，大大提高了模型的重用性．最后给出MP3 Decoder和数字化士兵音视频解码与播放器SoC的建模实例．     

嵌入式系统模型驱动设计方法

提出基于模型驱动构架的嵌入式系统模型驱动设计方法．首先建立UMLforSystemC语言元模型，以扩充UML对硬件平台相关模型的描述能力；然后分析模型变换的映射规则；最后基于系统平台结构模型和软硬件划分提供模型变换实现．该方法能自动地生成不同实现的SystemC系统模型，以加速系统设计空间搜索效率。支持嵌入式系统的快速开发和验证．     

软硬件协同设计中的软硬件划分方法综述

近年来,随着信息领域的物联网、工业互联网、机器人等研究热点发展,嵌入式系统技术再次得到科技工作者和工程师的广泛关注和重视,同时嵌入式系统产品的集成度和性能要求越来越高.软硬件协同设计是开发嵌入式系统产品的重要方法之一,而软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术.本文对现有软硬件划分方法从不同层面进行梳理和分类,重点介绍几种常用的软硬件划分方法,并结合实例进行了详细阐述,最后对这几种方法进行综合比较,供嵌入式系统开发科技工作者和工程师参考.     

基于UML的软硬件协同设计方法

嵌入式系统软硬件协同设计中关键步骤之一是软硬件划分。文中通过介绍现有嵌入式系统的协同设计方法，如：VULCAN，COSYMA和POLLS，指出了现有方法的缺点，提出了一种改进的基于UML的新方法。使用UML建立系统模型，根据UML的图例，采用二叉树的结构，计算出每个步骤的成本；采用改进的遗传算法，加快收敛的速度，提高解的质量。在算法库和成本库中对系统的软硬件进行划分，通过协同综合，达到协同仿真和验证的目的。     

Hardware/software co-design for particle swarm optimization algorithm

This paper presents a hardware/software (HW/SW) co-design approach using SOPC technique and pipeline design method to improve design flexibility and execution performance of particle swarm optimization (PSO) for embedded applications. Based on modular design architecture, a Particle Updating Accelerator module via hardware implementation for updating velocity and position of particles and a Fitness Evaluation module implemented either on a soft-cored processor or Field Programmable Gate Array (FPGA) for evaluating the objective functions are respectively designed to work closely together to carry out the evolution process at different design stages. Thanks to the design flexibility, the proposed approach can tackle various optimization problems of embedded applications without the need for hardware redesign. To further improve the execution performance of the PSO, a hardware random number generator (RNG) is also designed in this paper in addition to a particle re-initialization scheme to promote exploration search during the optimization process. Experimental results have demonstrated that the proposed HW/SW co-design approach for PSO algorithms has good efficiency for obtaining high-quality solutions for embedded applications.     

集成电路设计的系统级描述语言SystemC

人们提出了软件硬件协同设计的设计方法，以克服传统的将软件和硬件分开的设计方法对于SOC的设计存在的缺陷。SyStenlC是顺应这种发展趋势而产生的系统级描述语言。它是一种通过类对象扩展和基于C／C 的建模平台，支持系统级软硬件协同设计、仿真、验证、软硬件协同设计的系统级描述语言。本文介绍了系统级描述语言SySternC在集成电路设计中的应用，讨论了基于SyStemC的集成电路设计的设计流程、设计优势及其发展趋势。     

基于多代理系统的软硬件协同设计

为使软硬件协同设计过程更具分布性、自主性及并行性,在软硬件协同设计中引入多代理(MAS)技术,提出软硬件协同设计的MAS模型,包括系统描述Agent、软硬件划分及映射Agent、软硬件设计Agent、协同通信Agent、性能评估Agent和硬件系统测试Agent的构建和应用。采用多个目标代理映射、协商的方法协调整个协同设计过程。实际应用表明,该方法能优化系统级芯片设计方案、软硬件结构和功能,并提高系统整体性能。     

基于FPGA的航空发动机电子控制器设计技术研究

基于FPGA的并行运行、可重配置以及采用软/硬件协同设计的技术特点,提出了一种基于FPGA的片内分布式航空发动机电子控制器设计方法。重点研究了FPGA内嵌处理器选型、硬件协处理器及同步数据总线设计等3个关键技术问题。在此基础上,基于Altera FPGAEP2C35设计了控制器原理样机,并进行了硬件性能测试,结果表明该控制器设计方法在当前的技术条件下具有实施的可行性。所提出的发动机电子控制器设计方法有利于克服当前集中式电子控制器设计时存在的软件高度定制、可重用性差、并行实时任务开发难度大、开发效率低等缺     

嵌入式系统软硬件协同验证中软件验证方法

随着集成电路及计算机技术的发展,嵌入式系统设计变得越来越复杂．复杂的嵌入式系统设计,通常采用验证的手段检验系统设计的正确性,硬件验证通常是在硬件设计描述的基础上建立用于模拟硬件功能的硬件模拟器;软件验证常用的方法是建立处理器功能模型(指令集模拟器ISS),逐条解释嵌入式软件在目标机器上的执行过程,产生模拟输出,驱动外围电路(即硬件设计)．指令集模拟器从底层时序关系模拟嵌入式软件在目标CPU上运行过程．对于复杂嵌入式系统设计,ISS模拟速度通常成为协同模拟瓶颈．基于RTOS的嵌入式软件快速验证方法可以有效地提高软件模拟速度,扩展RTOS功能,适应协同模拟需要,建立硬件模拟驱动,实现软件和硬件模拟器通信连接和协同模拟同步控制．基于RTOS的嵌入式软件验证方法以编译代码模型为基础,从系统行为级验证嵌入式软件功能,验证速度快．在实际应用中,该方法和ISS验证相结合,能够实现更有效、更快速的嵌入式系统协同验证．最后以几个典型硬件设计为基础,编写相应的控制软件,进行软硬件协同验证实验,实验结果数据说明该验证方法实用、有效、快速．     

面向工程的SoC技术及其挑战

系统集成芯片(SoC)是21世纪集成电路的发展方向，它以IP核复用技术、超深亚微米工艺技术和软硬件协同设计技术为支撑，是系统集成和微电子设计领域的一场革命。该文阐述了SoC的设计与验证、IP的开发与复用以及工程化SoC所面临的超深亚微米下的物理综合、软硬件协同设计、低功耗设计、可测性设计和可重用技术等方面的挑战。     

共轭梯度求解器的FPGA设计与实现

针对共轭梯度(CG)迭代算法软件执行效率低、实时性差的缺点,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台的CG迭代求解器。设计采用软硬件结合的方式构建整个系统,CG协处理器执行CG迭代算法中计算量大、控制简单的代码,以达到硬件加速的目的。控制复杂、计算量较少的代码则依旧在微处理上执行。设计采用行交错数据流,使得整个系统完全无停顿的运行,提高了计算性能。实验结果表明,与软件执行相比,硬件CG协处理器可以获得最高5.7倍的性能加速。     

AFDX-ES SoC验证平台的构建与实现

以SoC软硬件协同设计方法学及验证方法学为指导,系统介绍了以ARM9为核心的AFDX-ES SoC设计过程中,软硬件协同设计和验证平台的构建过程及具体实施。应用实践表明该平台具有良好的实用价值。     

支持平台设计方法的系统芯片协同设计环境

面向基于平台的设计方法,开发了系统芯片软／硬件协同设计环境YH—PBDE．在描述YH-PBDE的总体结构之后,详细介绍了该环境中的三个设计层次与二次映射过程,重点论述了YH—PBDE中基于约束任务流图的系统建模方法、具有初始信息素的蚂蚁寻优软硬件划分算法和基于层次有向无环图的设计约束分配方法．结合具有录音功能的MP3播放器芯片的系统级设计方法,说明了在YH—PBDE中进行系统芯片软硬件协同设计的过程。