基于UML和SystemC的软硬件协同设计研究

【摘要】： 随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用，嵌入式系统设计技术发展迅速。针对传统的嵌入式系统设计方法存在设计质量差，研制周期不能有效保障等问题，业界提出了软硬件协同设计方法。软硬件协同设计强调软件和硬件设计开发的并行性和交互性，克服了传统设计方法中把软件和硬件分开设计所带来的种种弊端，通过挖掘软硬件之间的协同性，达到系统高效工作的目的；软硬件协同设计还可以充分利用现有资源，缩短系统开发周期，降低系统成本，提高系统性能。 近年来，嵌入式系统软硬件协同设计方法的研究十分活跃，但典型的软硬件协同设计方法仍存在着一些问题，这些问题限制了软硬件协同设计方法的普遍推广。本文通过对软硬件协同设计的研究，将UML和SystemC有机地结合起来应用在软硬件协同设计中，提出一种新的、较为完整的嵌入式系统软硬件协同设计的方法，并初步实现基于UML和SystemC的软硬件协同设计的设计系统。目前嵌入式系统软硬件协同设计研究还处于发展阶段，许多技术仍未成熟和实用化，但是它将给嵌入式系统设计带来革命性的变化，极大地提高设计生产力，软硬件协同设计的研究意义重大。 本文首先介绍了软硬件协同设计的基本概念和国内外研究现状，并分别论述了系统描述阶段的技术、系统结构设计阶段的技术、软硬件设计与实现阶段的技术；接着结合POLIS、VULCAN和CORSAIR三种有代表性的软硬件协同设计方法，对系统描述、软硬件划分、软硬件实现综合等几个主要设计步骤进行了研究与分析，并提出了新的方法和思路；然后详细介绍了UML及基于UML的嵌入式系统建模技术，并以嵌入式手持终端系统来举例说明，重点研究将UML的视图转换成SystemC代码的算法；其次介绍了SystemC的基本概念，分析了SystemC的建模平台和仿真机制，并对基于SystemC的软硬件协同设计方法进行探讨；最后应用基于UML和SystemC的软硬件协同设计的设计思路，初步实现基于UML和SystemC的软硬件协同设计的设计系统，目的是建立一个用于嵌入式系统设计的开发环境。