异构处理器多操作系统协同技术研究

随着嵌入式设备应用场景日趋复杂的变化,异构多核架构逐渐成为嵌入式处理器的主流架构.目前,多核处理器主要采用的单操作系统模式在实际应用中存在诸多局限性.为了充分发挥异构处理器的多核特性,针对异构处理器不同核部署相应的操作系统并实现多操作系统协同处理技术至关重要.本文对异构多核处理器（ARM+DSP）操作系统进行了研究,在异构多核平台上成功移植了嵌入式Linux和国产DSP实时操作系统ReWorks;为实现ReWorks与Linux操作系统协同处理,本文对核间通信的关键技术进行分析研究,并以TI公司的AM5718为例,设计了一系列多核异构通信组件.经测试,本文设计的异构通信组件实现了在ARM上对DSP核进行ReWorks操作系统和应用程序的动态加载、Linux与ReWorks核间消息收发、以及Linux与ReWorks的协同计算等功能.     

基于OMAPL138的视频监控烟雾检测系统

基于低功耗浮点DSP+ARM双核架构的高性能芯片OMAPL138,开发一个带烟雾检测功能的视频监控与处理系统。该系统利用Davinci异构多核通信的基础组件SysLink,实现了视频信号在异构多核处理器之间的通信与处理,具有体积小,功耗低,算法实现灵活高效,可以脱离计算机独立运行等特点。在OMAPL138的DSP端运行了基于图像频度特征的烟雾检测算法,综合运用频度图像和灰度图像相对于基准图的相关系数,既能检测浓烟也能检测稀薄烟雾,并利用烟雾的独有特征避免了物体移动与光照变化等场景引起的误检测。     

面向新一代众核处理器的高性能SNC的设计与验证

先进可扩展接口(AXI)是ARM公司推出的应用于高频系统的通道型总线,广泛应用于各种高性能SoC设计中.当前,通用处理器的主流是多核处理器,而多核处理器的主流是"通用DSP内核+应用专用核心"的异构融合结构.应用专用核心分为两种结构:同构多核和异构多核.在同构多核结构中,随着核数的增加,逐渐采用超节点结构,即在处理器中,几个内核构成一个超级节点,通过超级节点控制器实现片上网络与DSP内核之间的数据交互.在这项工作中,论文基于AXI总线,为新一代多核处理器设计了一种高性能、高带宽、低延迟的超级节点控制器.该超级节点控制器设计具有单独的读写数据通道,使用双向VALID和READY信号来实现握手机制,支持不对齐的数据传输、burst数据传输、广播操作、并支持乱序交易等.验证和综合结果表明,该超级节点控制器可以正确实现DSP内核与片上网络之间的数据交互,性能满足设计要求.     

OMAPL138的光电任务载荷控制器设计

针对无人机光电任务载荷轻量化、小型化和高性能的需求,本文基于 ARM＋DSP 的双核异构 OMAPL138处理器,设计了一种兼具多任务管理和伺服稳定控制功能的光电任务载荷控制器。设计中扩展了8通道 EMIF总线接口方式的串口,运用了 GDB和CCS相结合的动态双核调试法,实现了利用消息队列和环形缓冲区的核间通信,完成了光电任务载荷的高效准确控制。该设计改善了控制器的体积和功耗,提高了核间通信的速度与可靠性,具有一定的工程应用价值。     

OMAPL138双核系统的调试方案设计

OMAPL138高性能、低功耗双核处理器为手持式移动设备提供强有力的支持。对双核通信模块DSPLink的软件架构和在Linux嵌入式操作系统下的编译加载进行了分析和介绍,以消息队列组件为例分析了ARM和DSP双核通信时通道的建立和连接的方式。通过DSP／BIOS和Linux端DSPLink的MSGQ接口和多线程技术,建立ARM和DSP消息传递通道,提供了在双核开发中对DSP端暗箱调试的解决方法。     

面向基带处理的异构多核架构软硬件平台设计

通过研究现代通信系统集中化处理架构中基带处理单元(BB U)的特点,将异构多核处理器应用于BB U中,并提出将物理层算法与控制分离的观点.在ARM+DSP的异构多核中,ARM完成物理层控制,DSP完成物理层算法的功能,提升了BB U基带处理能力,并给出完整的BB U硬件架构以及功能实现.提出了一种应用于基带处理中的异构多核软件架构,从软件层面上实现了对底层硬件的虚拟化,引入了中间件的概念,屏蔽了ARM与DSP操作系统上的差异,并给出基于Linux的非对称系统(AMP)的构建及移植方法,包括异构多核的BootLoader、AMP系统的设计与移植.     

基于OMAPL138与FPGA的惯性姿态测量系统设计与实现

为了满足高性能、低成本及多接口的惯导使用需求,设计一种基于OMAPL138+FPGA的大存储空间惯性姿态测量系统;系统设计充分利用OMAPL138的异构双核结构,结合每种处理器应用特点,进行任务划分并构建硬件平台;设计了丰富的外围接口,通过选择接入GPS、北斗或里程计,能够实现多种组合导航方式;根据使用环境提出惯导与里程计组合导航方案和相应软件流程,并进行了姿态精度测量及导航定位精度试验;姿态测量精度优于0.5密位,纯惯性导航定位精度为0.3‰ D (CEP),组合导航的定位精度为0.14‰,试验结果表明,系统稳定可靠,硬件平台满足惯导计算机设计需求。     

基于ARM处理器的运动控制器的设计与实现

针对传统的运动控制器二次开发难、成本高、功能单一等缺点,设计了基于网络接口的运动控制器,该运动控制器集灯源、光栅尺计数和运动控制于一体,采用ARM+ FPGA的结构,FPGA对光栅尺信号进行处理及完成运动控制规划,ARM上运行Linux操作系统,实现对灯源的控制,负责与FPGA的总线通信以及与PC的网络通信.该控制器适合二次开发,且大大降低了成本.该运动控制器主要应用于影像测量系统中,实验已经证明该设计的可行性.     

基于NOR Flash的OMAPL138双核系统自举引导启动实现

针对传统基于AIS和串口引导启动OMAPL138相对复杂的问题,提出了一种基于NOR Flash实现OMAPL138双核系统二次引导自举启动的方法。在该方案中,分析了OMAPL138双核系统基于ARM系统自举引导启动的bootloader实现流程,解决了ARM系统初始化问题,并基于ARM系统完成了OMAPL138系统硬件的初始化和应用程序的复制。最后,通过ARM系统唤醒了DSP系统,并在bootloader最后跳转到ARM应用程序中执行,最终实现了OMAPL138双核系统的运行。实验结果表明,该方案能够实现OMAPL138双核系统的引导启动,较之于传统AIS和串口启动方式更简单,更易于实现。     

基于可重构技术的DSP任务动态加载方法研究

针对国产异构多核微系统中DSP处理器任务的调度和启动的需求,基于可重构技术,提出了一种DSP任务动态加载方法。利用DSP处理器的HPI接口作为程序注入接口,在FPGA芯片中构建了具有总线隔离机制的配置通路,在SPARC V8处理器中以软件驱动的形式,实现了DSP任务动态加载。测试结果表明,所提出的DSP任务动态加载方法用时135 ms即可完成280 KB大小的程序注入及DSP处理器的任务加载,满足微系统的实时性需求。     

Effective solution of certain problems of theory of schedulings of nets

Cybernetics and Systems Analysis -     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

制造型企业仓储物流管理的RFID应用——卷烟厂按垛出库及到货扫描系统初探

针对国家烟草管理的现状,有关主管部门在全国推行“行业卷烟生产经营决策管理系统工程”,利用条码等自动识别技术手段实时掌握全国的生产经营信息。但某卷烟厂此前的物流环节已经是“件烟成垛”运输,如何在尽可能保持原有企业管理体系的前提下,达到有关部门的数据统计要求,解决成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题成为技改的核心。该项目成功的将条码识别与射频识别有机结合起来,为烟草行业信息化提供了生动的应用案例。     

煤矿多功能物联网读写器的设计

介绍了物联网的概念和结构组成,分析了物联网在煤矿中的具体应用,详细介绍了一种具有煤矿特色的多功能物联网读写器的设计与实现。该读写器应用在物联网的感知层,能够进行物体识别和各类物理信号与环境参数的传送,为煤矿应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。     

机械臂绝对定位精度测量

提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.     

Determination of the possible duration of performance of a set of tasks

Cybernetics and Systems Analysis -