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基于软硬件协同理论的PDA设计与实现

孟庆洋  
【摘要】: 随着嵌入式产品需求的日益增加,嵌入式系统的规模也变得愈发复杂。传统的软硬件各自的开发模式使得目标系统资源优化不够,可靠性、安全性和实时性都难以保障,开发周期和成本也受到很大影响,已无法满足现代嵌入式设计的要求。90年代兴起的软硬件协同设计方法弥补了传统设计方法的不足。随着对其研究的不断深入,它在嵌入式系统中已从开始的一般规则转变成为主流的技术。现有的协同设计方法有很多,但大多数方法都是针对芯片级嵌入式系统的SOC设计,且其中很多方法或是系统分析阶段开销较大,自动化层次低,设计覆盖的范围小;或是算法设计及实现开销大,对初始条件敏感度高,针对实际设计环境的应用性不强。 为了弥补以上不足,本文首先分析了当今嵌入式系统中的问题与矛盾,指出了传统嵌入式设计的不足和软硬件协同设计的优势;并对现有协同设计方法进行了比较,指出了各种协同设计方法的优势和不足。在这些方法的基础上提出了面向系统级的Dual-trees软硬件协同设计方法,该方法采用UML对嵌入式系统进行描述,并通过UML分析生成系统的行为树与资源树。通过对行为树、资源树的分析,得出实际的系统架构,并找出行为节点间合理的作用方式,从而得出合理的嵌入式系统设计方案。与现有的软硬件协同设计方法相比,该方法定义了较为完整的资源类,充分地考虑了实际设计环境,具有算法设计及实现开销小、对初始条件敏感度低、实际应用性强等优点。 此外,本文在Dual-trees方法的指导下,详细地分析了一种典型嵌入式系统——PDA系统,并针对设计结果进行了实际的开发与实现。该方法无论在PDA软硬件选材还是合理设计上都起到了重要的作用,在缩短PDA的具体开发周期、提高PDA的可靠性与性价比、使PDA设计方案更易于调整与复用等方面都有着重要意义。最后,将该PDA系统与现有PDA系统进行了比较,该PDA系统具有低成本、高可靠、多功能和用户界面友好等特性。在竞争日益激烈的嵌入式市场中,这些特点将会有非常重要的意义。


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