收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

嵌入式系统的硬/软件协同设计研究

程国达  
【摘要】: 嵌入式计算机系统是用于完成特定功能的计算机系统,例如,激光打印机、移动电话、微波炉、汽车的防抱死控制器等,它一般是由微处理器、ASIC、总线、存储器等组成。随着微电子技术中的深亚微米技术的发展,嵌入式系统可以被集成到一块芯片上,形成片上系统“SOC”。如果说靠手工可以满足一些简单的,低性能的嵌入式系统的设计的话,那么,对于复杂的、高性能的嵌入式系统,手工设计将会非常困难。解决这个问题的有效方法是采用嵌入式系统的设计自动化技术。 嵌入式系统的设计自动化技术可以缩短系统的开发周期,降低开发费用,提高设计质量,使产品具有更强的市场竞争力。因此,它已经成为当前EDA领域的热点研究问题。目前,国内外许多大学、公司都有项目组在从事这项技术的研究工作。本文研究了嵌入式系统自动化设计技术中的一些问题,主要进行了以下4个方面的工作: 1.介绍和分析了具有代表性的嵌入式系统设计自动化系统,如Cool、Cosyma、SpecSyn、Chinook、Polis和Corsair等。提出了一个基于UML系统描述的,SystemC模拟验证的,利用CoCentric SystemC Complier进行硬件综合的自动化设计方案,这个方案最大特点是可实现性强。UML是一个面向对象的图形化语言,它提供的多种视图可以从静态和动态两个方面来描述系统,它的面向对象的特性不仅为系统的描述提供了便利条件,而且这个特性还有利于将UML描述的系统转换成SystemC。SystemC是一种适合于进行硬/软件协同设计和模拟的语言,它在C++语言的基础上扩充了硬件系统的描述功能。相对于C~x,HardwareC和SpecC来说,SystemC的优势在于,其一它本身有很强大的软件/硬件描述功能,其二由于有众多公司的支持,它的描述功能不断增强,其三是与它相关的支持软件系统的不断推出,例如,Synopsys公司的模拟工具CoCentric SystemCStudio和硬件综合工具Cocentric SystemC Complier等。因此,SystemC很有希望成为标准的硬/软件协同设计和模拟语言。 2.提出了一个基于UML的嵌入式系统的描述和设计方法。其中,用例图用来描述系统设计中的设计需求和约束条件,约束条件主要包括最大功率、硬件逻辑门的最大使用数和软件代码的最大长度等。类用来描述所要设计系统的功能,类对象之间的相互作用在顺序图中描述。顺序图不仅描述对象之间通过消息的发送和接收所进行的相互作用,而且还描述了对象所必须满足的时间约束。状态图则用来描述对象内部的动态行为,在每个状态中都要完成一定的活动,这个活动 用活动图来描述。为了在UML中描述系统的实时性能,本文设计了一个用于系 统实时性能描述的实时包,在这个包中包括时钟类、定时器类和通讯类。其中, 时钟类用于对象读取时间值,定时器类用于对象在活动过程中的计时功能,通讯 类用于对象之间的通讯。此外,在本文中,还提出了用于顺序图与状态图的一致 性、顺序图消息的连通性的形式化验证的算法。 3.UML描述的系统的模拟验证是用SystetnC来完成。目前,市场上还没有 工具支持将UML描述的视图转换成SystemC代码。为此,本文提出并初步实现 了一个将UML的用例图、顺序图、状态图和活动图中系统描述信息转换成 SystemC代码的算法。转换算法分两步。第一步是分析UML的描述文件,并从 文件中抽取用例图中的设计性能约束信息和顺序图中的时间约束信息生成约束 文件 constraint,从顺序图信息生成 sequence文件和多幅顺序图综合后的文件 srpseq,从类图生成class文件,从状态图生成state文件,从活动图生成activity 文件;第二步是根据这些文件中的信息生成SystemC文件。其中,用synseq去 生成主函数swain*文件,用 state和 class去生成模块文件,用 activity去生成进 程文件。 4.硬/软件划分算法是嵌入式系统自动化设计中关键技术之一,本文在比较 了现有硬/软件划分算法的基础上提出了一个约束驱动和松弛时间消除相结合的 硬/软件划分算法,它是 GCLP/IBS[对测分算法的改进和扩充。该算法由两部分组 成。第一部分是根据约束的紧迫度决定节点用硬件还是用软件执行;第二部分则 通过消除节点之间的松弛时间进一步优化硬/软件划分。这个算法与GCLP/IBS 算法相比,时间复杂度下降了n倍,其中n是节点个数。此外,还提出了一个获 取硬/软件划分所需要的硬/软件面积和其对应的执行时间的方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 袁海;李宣东;郑国梁;;从UML顺序图生成状态图的一个方法[J];计算机科学;2003年06期
2 李晓丽;龙翔;包晓露;李虎;;UM L顺序图的形式化定义与特性分析[J];北京航空航天大学学报;2010年03期
3 郭江涛;芦范;;UML的用例模型在需求建模中的作用[J];黑龙江科技信息;2011年15期
4 马宗梅;;UML在网上考试系统的分析中的应用[J];福建电脑;2008年09期
5 郭峰;张萌;;UML2.0顺序图的形式化研究[J];计算机工程与设计;2009年24期
6 田志刚,朱小冬,甘茂治;基于顺序图的软件可靠性测试用例生成方法[J];计算机工程与设计;2005年10期
7 李海;;基于实时UML的雷达软件设计[J];现代雷达;2006年08期
8 王洪媛;张可;张家晨;;合成状态图中非预期状态转换路径的确认[J];计算机工程与设计;2007年06期
9 李楹;陈鲁生;;一种分析电子现金协议的工具[J];南开大学学报(自然科学版);2010年03期
10 黄陇;杨宇航;李虎;;UML顺序图中消息的形式化描述与相关特性分析[J];计算机工程与设计;2010年15期
11 黄小英;;图书管理系统之形式化及建模方法研究[J];制造业自动化;2010年13期
12 展先俊;吴海涛;;基于UML面向方面动态行为建模[J];计算机与数字工程;2010年12期
13 王善会,王汝传;UML在小灵通营业系统建模中的应用[J];南京邮电学院学报;2005年03期
14 杨玉梅;刁永锋;;基于UML顺序图的Petri网建模[J];计算机技术与发展;2007年10期
15 杨洋;金暐;;关于UML顺序图的结构化操作语义描述的研究[J];福建电脑;2007年11期
16 林佳一;卜质琼;;过程建模中UML与OWL_S的比较研究[J];计算机时代;2008年07期
17 崔彦军;;面向对象系统分析的一般过程[J];电脑编程技巧与维护;2009年20期
18 李丽萍;缪淮扣;钱忠胜;;基于UML的Web应用建模与测试方法[J];计算机工程;2010年09期
19 熊亮;林满山;;基于UML民政救助管理信息系统的分析与设计[J];北京电子科技学院学报;2010年02期
20 沙平土;如何下载顺序图片与非顺序图片[J];电脑;2002年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄正宝;张广泉;;一种基于时序逻辑的UML 2.0形式化语义[A];2006年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2006年
2 田平;李晓峰;李立应;;UML在在线科技期刊系统中的应用[A];中国系统工程学会决策科学专业委员会第六届学术年会论文集[C];2005年
3 李霁坤;张群;;UML在物资管理系统开发中的应用[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
4 林鹃;任胜兵;蒋平;Mahammed Jalloh;;用例驱动的角色访问控制安全授权设计与研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张益兵;甘仞初;;应用UML的WEB信息系统的页面建模研究[A];2001年中国管理科学学术会议论文集[C];2001年
6 唐晓兵;孙国基;刘皓;;基于UML的防空系统仿真建模[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
7 尹红生;潘小强;;可执行建模方法初探[A];决策科学与评价——中国系统工程学会决策科学专业委员会第八届学术年会论文集[C];2009年
8 王洪鹏;王华忠;;基于UML的嵌入式软件功能安全和可靠性研究[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
9 米爱中;钟诚;鲁晓明;罗程;杨锋;;基于UML的校园网病毒报警系统的分析与设计[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
10 何超英;陈军;蒋捷;韩刚;;基于言语行为的协作空间冲突处理过程建模[A];中国测绘学会2006年学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程国达;嵌入式系统的硬/软件协同设计研究[D];复旦大学;2003年
2 王洪媛;UML行为模型之间模型转换的研究[D];吉林大学;2007年
3 张涛;复杂信息系统模型的形式化验证方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 计春雷;全功能点方法和功能规模度量统一模型的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
5 柳溪;软件服务业务流程设计的若干问题研究[D];南京大学;2012年
6 胡军;构件化嵌入式软件设计的分析与验证[D];南京大学;2005年
7 曾钦志;基于Multi-Agent的林产品配送中心建模与仿真[D];南京林业大学;2007年
8 李留英;UML测试技术的研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
9 钱忠胜;基于模型的Web应用测试用例生成方法[D];上海大学;2008年
10 马增治;汽车制造供应链系统建模及性能分析[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴宏;基于LSC的模型检验研究与实现[D];国防科学技术大学;2004年
2 杨林;基于UML的实时系统建模及顺序图时间约束研究[D];湖南大学;2007年
3 陈卉;UML顺序图和状态图的形式化方法研究[D];南京师范大学;2008年
4 陈磊;用例图到顺序图转换的研究[D];西安电子科技大学;2009年
5 王璐珍;UML顺序图的自动分析技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 阮彦锐;UML顺序图的形式化描述方法研究[D];兰州理工大学;2011年
7 童格明;UML顺序图的形式化[D];兰州理工大学;2011年
8 周长红;UML图的Petri网建模[D];山东科技大学;2004年
9 王琪;基于UML顺序图的自动测试软件研发[D];西安电子科技大学;2014年
10 苏荟;基于UML的面向对象软件簇级测试方法研究[D];西安理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 北京大学信息科学与技术学院 马浩海 邵维忠 麻志毅;UML 2.0修成正果[N];计算机世界;2003年
2 赵广复;3招助你去下载[N];中国电脑教育报;2002年
3 北京大学计算机科学技术系 邵维忠 麻志毅 蒋严冰;定义UML核心[N];计算机世界;2001年
4 马越;Rhapsody引领嵌入式开发的“四化”建设[N];计算机世界;2002年
5 赵广复;从网上下载文件的三个技巧[N];江苏经济报;2003年
6 本报记者 杨贵兰;乌当区率先推出拆迁新模式[N];贵阳日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978