软硬件协同设计方法的研究

论述了嵌入式系统软硬件协同设计的一般方法，结合CORSAIR、COOL和POLIS 3种有代表性的软硬件协同设计系统，对系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合等几个主要设计步骤进行了研究与分析，并提出了新的思路和方法。     

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.     

一个分布式嵌入系统的系统级模型

在分析CDM的基础上提出了一个适合干对分布式嵌入式系统进行分布式模拟的软硬件协同设计模型。该模型可描述分布式嵌入系统的实时性、同步，也可对其进行参数化修正。     

基于NSGA-II的嵌入式系统软硬件划分方法

软硬件划分是软硬件协同设计中的一个关键问题。针对单处理器嵌入式系统,提出将NSGA-II应用于软硬件划分中,该算法一次运行可以获得多个Pareto最优解,为各个目标函数之间权衡分析提供了有效的工具,提高了设计效率。结果表明,通过该划分方法,在满足系统性能要求下,可为复杂嵌入式系统提供多个设计目标的全局优化方案。     

基于平台和中间件的嵌入式系统软硬件协同设计

提出了一种基于平台和软件中间件技术的嵌入式系统软硬件协同设计方法。通过显微图像嵌入式Internet技术的具体研究,比较详细地分析了嵌入式系统软硬件协同设计方法,并给出设计流程。通过软/硬件平台的设计,以及TCP/IP协议栈等中间件的具体开发,实现了一个实用的嵌入式系统,并给出实验测试结论。研究结果表明:该方法有利于复杂系统的层次化分解、软件复用,以及软硬件优化,同时,可提高系统的可靠性。是一种有效的嵌入式系统设计方法。     

嵌入式系统软硬件功能分配的研究

首先简要介绍了嵌入式系统及其传统的顺序设计方法和协同设计方法，然后论述了软硬件划分问题的由来、软硬件划分在协同设计中的地位、发展过程、主要问题及技术难点。     

基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计

提出了一种基于SystemC的嵌入式系统软硬件协同设计方法。SystemC是OSCI(OpenSystemCIni tiative)组织制定和维护的一种开放源代码的C 建模平台 ,提供支持硬件建模和仿真的C 类库及相应的仿真内核。通过SystemC的支持 ,该方法在整个嵌入式系统设计流程内使用C 语言来统一描述硬件和软件 ,实现软硬件的协同设计和仿真。该方法同传统的设计方法相比更加灵活和有效。     

软硬件协同验证系统平台间通讯设计

软硬件协同设计是软件、硬件的并行设计,包括系统描述、软硬件划分、设计实现和软硬件协同验证等几个阶段[1]。软硬件协同验证同时验证软件和硬件,使用处理器仿真器进行协同验证是其中一种重要的方法。一个能够对片上系统(SOC)设计进行全面快速验证的测试系统将会大大提高协同设计的效率[2]。测试系统中不同平台之间数据和信号的发送与接收是系统中必不可少的组成部分。该文介绍了测试系统平台间通讯方式和通讯协议的设计与实现。     

基于NSGA—Ⅱ的嵌入式系统软硬件划分方法

软硬件划分是软硬件协同设计中的一个关键问题。针对单处理器嵌入式系统,提出将NSGA—Ⅱ应用于软硬件划分中,该算法一次运行可以获得多个Pareto最优解,为各个目标函数之间权衡分析提供了有效的工具,提高了设计效率。结果表明,通过该划分方法,在满足系统性能要求下,可为复杂嵌入式系统提供多个设计目标的全局优化方案。     

软硬件协同设计算法的嵌入式人脸识别系统

研究人脸识别系统的软硬件设计优化问题,软硬件协同设计是一个多约束条件、多目标的组合优化问题,单一方法难以找到最优协同设计方案.为此,提出一种采用遗传-蚁群算法的嵌入式人脸识别系统软硬件协同设计方法.首先建立软硬件协同设计问题的数学模型,然后利用遗传算法找到问题的可行解,最后采用蚁群算法在可行解中找到全局最优协同设计方案.仿真结果表明,遗传-蚁群算法很好的利用了两种算法优势,解决了单一算法存在局部极优、早熟等难题,提高了软硬件协同设计方案的求解效率,可以找到更优的嵌入式人脸识别系统软硬件协同设计方案.     

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CDM的嵌入式系统描述与模拟验证环境

从嵌入式系统的设计需求出发,提出采用CDM构造嵌入式系统的描述模型,然后根据相关规则将需求文档转换为CDM描述模型、把CDM描述模型转换成SystemC代码,以完成嵌入式系统的模拟验证的方法和实验环境。最后介绍了该方法的一个应用实例。     

一种基于SystemC的系统级软硬件协同设计新模型

分析了SystemC的建模特性,提出了一种基于SystemC的系统级设计新模型,即从系统功能描述开始逐步细化,建立模型间通信抽象的事务模型,对抽象通信具体化,最后形成通信模型。以此为基础进行RTL级综合,完成软硬件协同设计。本方法应用于一款导航芯片的设计,有效地缩短了研制周期,降低了开发成本,提高了系统设计质量。     

基于Verilog HDL到SystemC编译中头文件嵌套关系的研究

随着大规模集成电路的快速发展,软硬件的协同设计和验证技术变得越来越重要,其中硬件语言Verilog HDL和软件语言SystemC之间的编译转换问题也变得热门.本文研究在Verilog HDL到SystemC编译语义转化中,等效生成SystemC头文件的嵌套关系问题.首先提出问题模型,然后利用构造依赖树的算法设计解决问...     

An Algebraic Hardware/Software Partitioning Algorithm

Hardware and software co-design is a design technique which delivers computer systems comprising hardware and software components.A critical phase of the co-design process is to decompose a program into hardware and software .This paper proposes an algebraic partitioning algorithm whose correctness is verified in program algebra.The authors inroduce a program analysis phase before program partitioning and deveop a collection of syntax-based splitting rules.The former provides the information for moving operations from software to hardware and reducing the interaction between compoents,and th latter supports a compositional approach to program partitioning.     

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．     

软硬件协同设计中模型表示与映射

目前的软硬件协同设计方法都有其局限性,主要表现在：缺乏必要的模型映射机制、不同语言描述的软硬件设计容易造成不一致现象。经过分析和研究,该文提出了一个软硬件协同设计流程,它基于CDM模型,支持从系统需求描述出发、通过设置各描述组件的参数,自动产生CDM模型。利用SystemC的软硬件描述功能,对CDM模型进行映射和绑定操作,自动生成SystemC可执行程序,使软硬件代码无缝联接。模型经过多次细化和验证,从而提高设计质量和缩短设计周期。最后通过一个实例说明该方法的设计特点。     

SystemC中抢占式进程调度的建模

近来用SystemC进行嵌入式软件建模研究非常活跃，目前尚不能用SystemC直接模拟嵌入式软件中常见的抢占式进程调度的行为。本文在详细的分析了SystemC模拟内核的基础上，提出将进程划分为一个一个不可分割的原子进程单元(APUs)，作为进程调度的最小单位，并构造出一个RTOS抽象层实现任务抢占、实时调度、中断处理等功能，用以实现抢占式进程调度行为的建模和验证。实例表明，采用文中提出的方法，设计者在系统抽象层就可以进行多任务系统的动态调度如中断、抢占的模拟和验证，有效地提高了设计能力。     

嵌入式系统芯片中SM2算法软硬件协同设计与实现

针对现有的椭圆曲线算法系统级设计中开发周期长,以及不同模块的性能开销指标不明确等问题,提出一种基于电子系统级(ESL)设计的软硬件(HW/SW)协同设计方法.该方法通过分析SM2(ShangMi2)算法原理与实现方式,研究了不同的软硬件划分方案,并采用统一建模语言SystemC对硬件模块进行周期精确级建模.通过模块级与系统级两层验证比较软硬件模块执行周期数,得出最佳性能划分方式.最后结合算法控制流程图(CFG)与数据流程图(DFG)将ESL模型转化为寄存器传输级(RTL)模型进行逻辑综合与比较,得出在180 nm CMOS工艺,50 MHz频率下,当算法性能最佳时,点乘模块执行时间为20 ms,门数83 000,功耗约2.23 mW.实验结果表明所提系统级架构分析对基于椭圆曲线类加密芯片在性能、面积与功耗的评估优势明显且适用性强,基于此算法的嵌入式系统芯片(SoC)可根据性能与资源限制选择合适的结构并加以应用.     

基于SystemC的AADL软构件仿真代码转换技术

目前,AADL在任务关键和安全关键嵌入式领域有着良好的应用.如何在设计阶段对AADL模型进行仿真,并根据仿真结果迭代构造和精化设计模型,以尽早发现设计模型中存在的问题,保障设计模型的质量,进而减少系统开发的代价,是目前急需解决的技术挑战.SystemC是一种软硬件协同仿真的系统描述语言,由此提出了AADL软构件到Sys...