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- 10 篇 教育学
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20 篇 硬件加速
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8 篇 硬件加速器

机构

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17 篇 同济大学
16 篇 东南大学
16 篇 西安电子科技大学
15 篇 天津大学
14 篇 中国科学院大学
14 篇 电子科技大学
13 篇 湖南大学
11 篇 国防科学技术大学
11 篇 大连海事大学
11 篇 广东工业大学
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9 篇 武汉大学

作者

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9 篇 吴百锋
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8 篇 彭澄廉
8 篇 姚庆栋
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7 篇 刘政林
7 篇 孙晓光
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679 篇 中文

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SOPC软硬件协同设计的方法研究

SOPC软硬件协同设计的方法研究

引用

作者：韩玺北京交通大学

学位级别：硕士

SOPC技术最早是由美国Altera公司于2000年提出的，是现代计算机辅助设计技术、电子设计自动化EDA技术(Electronics Design Automation)和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC即片上可编程系统，广义上讲，属于SoC(片上系统)，是系... 详细信息

SOPC技术最早是由美国Altera公司于2000年提出的，是现代计算机辅助设计技术、电子设计自动化EDA技术(Electronics Design Automation)和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC即片上可编程系统，广义上讲，属于SoC(片上系统)，是系统级的芯片设计技术。狭义的讲，SoC是使用ASIC为物理载体进行芯片设计的技术，而SOPC是使用FPGA为物理载体进行芯片设计的技术。传统的设计方法存在着一些缺陷，如：软硬件的开发过程割裂，缺乏沟通。针对这些缺陷，提出了软硬件协同设计。软硬件协同设计是电子系统复杂化后的一种设计新趋势，SoC和SOPC是这一趋势的典型代表。SOPC技术为系统芯片设计提供了一种更为方便、灵活和可靠的实现方式，但SOPC的设计在理论上和实践上还都处于发展阶段。本文重点研究了SOPC设计系统的软硬件协同设计方法，给出了SOPC系统的建模方法，比较了两种软硬件协同划分算法——模拟退火算法和遗传算法，分析了基于NiosⅡ处理器的SOPC系统的软硬件设计方法，给出了实例SOPC系统的体系结构。在基于NiosⅡ的SOPC设计领域，首次结合使用了遗传算法和模拟退火算法进行了目标SOPC系统的软硬件划分，具体设计了NiosⅡ系统的硬件开发平台，并在此开发平台上实现了SOPC系统实例，同时比较了不同软硬件划分的优劣。SOPC系统实例主要实现三个功能，核心板上的4位LED按流水灯闪亮，串口终端打印显示“你好，NiosⅡ”，底板8*8点阵LED动态绘制一个心形图案，同时在另一块点阵LED上绘制一个静态笑脸图案。

关键词： SOPC Nios II 软硬件协同设计软硬件划分模拟退火算法遗传算法 FPGA IP核

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FPGA-USB-VB软硬件协同设计方法的研究与实现

FPGA-USB-VB软硬件协同设计方法的研究与实现

引用

作者：周旋北京交通大学

学位级别：硕士

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,由于它很好的解决了定制电路的不足,又克服了早期的可编程逻辑器件门电路数有限的缺点,使得它已经成为数字系统和逻辑开发的主要硬件。通用串行总线USB作为一种计算机和外围设备连接的... 详细信息

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,由于它很好的解决了定制电路的不足,又克服了早期的可编程逻辑器件门电路数有限的缺点,使得它已经成为数字系统和逻辑开发的主要硬件。通用串行总线USB作为一种计算机和外围设备连接的总线接口,由于它支持热插拔、通信速率高等特点,使得它已经成为应用最为广泛的外设接口。基于FPGA和USB架构的硬件开发系统具有良好的应用前景。本文所研究的软硬件协同设计,指的是在PC和硬件平台上建立起一套有效地软硬件协同工作机制,系统可以通过PC机软件的简单操作对硬件FPGA进行控制,在硬件操作过程中可以将逻辑开发的一些中间结果通过USB传至PC用于验证,操作结束后通知PC以便执行下一个操作。PC机软件采用VB语言进行设计,简化了设计难度,硬件开发人员可以在本文所提供的软硬件程序架构上做些相应改动和丰富,就可以设计出满足特点和设计要求的复杂软硬件协同操作系统。论文首先对FPGA、USB相关理论进行研究,随后深入阐述整个软硬件协同工作机制的详细设计方案,设计重点在于：第一,软硬件协同机制的建立,利用USB端点2和端点1完成指令和数据传输,形成握手机制；第二,硬件FPGA设计,主模块状态机的整体结构设计,完成硬件仿真和验证；第三,PC机VB程序的设计,完成界面设计,端点1中断函数的处理,软件机制设计以完成数据的批量传输。整个软硬件协同设计不仅在一个简单的软硬件系统中得到了验证,还应用于一个复杂的数字信号采集回放系统,对整个软硬件协同设计方案的可行性、有效性进行了进一步的验证,最后通过测试,该系统实际工作稳定正确。

关键词： FPGA USB VB 软硬件协同设计 Verilog HDL

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嵌入式系统软硬件协同设计的建模与划分方法研究

嵌入式系统软硬件协同设计的建模与划分方法研究

引用

作者：范乐君中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着超大规模集成电路工艺技术的发展，器件尺寸变得越来越小，单片芯片的集成度也越来越高，系统的功能也越来越复杂。在昂贵的芯片设计和制造成本，以及越来越短的 Time-To-Market的压力下，如何能设计出性能和成本都符合要求的系统... 详细信息

随着超大规模集成电路工艺技术的发展，器件尺寸变得越来越小，单片芯片的集成度也越来越高，系统的功能也越来越复杂。在昂贵的芯片设计和制造成本，以及越来越短的 Time-To-Market的压力下，如何能设计出性能和成本都符合要求的系统就成为系统设计的一个课题。在这样的背景下，软硬件协同设计技术引起了人们的广泛关注。\n 本文研究了嵌入式系统软硬件协同设计中建模和划分两方面的问题。本文的主要工作和创新之处如下：\n 研究了各种嵌入式系统建模的基本方法，着重研究了基于统一建模语言UML(Unified Modeling Language)的建模方法，基于UML实现了一个具有基本功能的MP3播放器的建模，并以此为例，演示了基于UML的嵌入式系统建模的基本流程。\n 研究了静态软硬件划分问题，提出并实现了一种基于PBIL的软硬件协同划分方法，实验结果表明，这样的策略既有效的保证了新群体的多样性，可以很好的避免陷入局部最优；又能够将优良个体所代表的演化方向信息很好的保存在概率向量的分布函数中，避免了遗传算法的交叉和变异操作对积木块的破坏，大大提高了寻找到最优解的可能性。\n 研究了动态软硬件划分问题，提出了一种基于对称机制DPBIL算法的软硬件动态划分方法，并与已有动态软硬件划分算法进行了比较。实验结果表明对称的概率向量的引入，提高了算法对动态环境的跟踪和适应能力，有效提高了算法的性能。在此基础上，引入了阈值约束机制，以提供算法的动态跟踪能力，实验结果表明算法性能得到了进一步的提高。\n 提出了一种基于量子概率编码的软硬件动态划分算法，通过与已知动态软硬件划分算法进行实验比较，验证了这种算法的有效性和先进性。

关键词：软硬件协同设计嵌入式系统 UML语言软硬件划分动态软硬件划分

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面向智慧林业的智能视频分析仪软硬件协同设计及应用

面向智慧林业的智能视频分析仪软硬件协同设计及应用

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作者：张佰国北京工业大学

学位级别：硕士

物联网技术的迅猛崛起,智慧林业这一林业发展新模式逐渐建立起来。智慧林业的目标是更好地对林业进行监测和管理,实现对森林区域的监控。针对复杂的森林环境,能够对森林区域进行实时监控及预警成为重中之重。如今传统的森林视频监控设... 详细信息

物联网技术的迅猛崛起,智慧林业这一林业发展新模式逐渐建立起来。智慧林业的目标是更好地对林业进行监测和管理,实现对森林区域的监控。针对复杂的森林环境,能够对森林区域进行实时监控及预警成为重中之重。如今传统的森林视频监控设备只有视频记录的功能,无法对森林区域的人为活动进行实时监控和智能分析。大多数森林问题的发生与人为活动有关,能够实时视频监控森林中的人员,实现人员相关特征信息的智能分析提取具有重要意义。针对复杂的森林环境以及传统视频监控设备处理数据难、实时性差、功能单一的问题,本文设计了一种功能完善、适用于森林环境实时监控的智能视频分析仪,结合软硬件协同设计的方法,一是加快系统的开发速度,减少开发时间,二是节省成本,提高了系统整体性能。智能视频分析仪可以实时监控森林区域的人员分布情况,智能获取人数实时信息以及人员特征数据和图片信息,能够提取森林环境数据以及图片数据,可以通过串口通讯将数据实时传输到Lo Ra网络设备,上传到平台进行展示和分析,平台可根据特征数据进行人员搜索,实现远程智能监控的功能。另外,智能视频分析仪还具有语音播报的功能,实现森林环境突发危险情景的预警作用。本文基于ARM+FPFA架构的Zynq-7000系列可编程So C作为主控芯片,对关键技术和物联网框架展开研究,设计了一种面向智慧林业的智能视频分析仪总体结构,首先,在硬件设计上完成了视频流数据Frame Buffer通道重要IP核设计和硬件系统搭建,在软件设计上通过BSP设计完成Linux操作系统和驱动的移植任务,应用软件根据业务需求完成拓展的业务功能,串口通讯程序实现数据安全传输到Lo Ra网络设备,并最终上传到平台的功能。论文的最后是对系统的全面测试,系统运行稳定可靠,并将智能视频分析仪应用到森林防火的崂山应用场景,通过平台数据展示验证智能视频分析仪支持实时获取多种人员相关智能视频分析数据,能对结果数据进行转存和安全上传,证明其硬件系统体系结构和软件系统的可行性和具有一定的应用价值。

关键词：智慧林业森林防火智能视频分析仪软硬件协同设计 Zynq-7000

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基于软硬件协同设计的AAC解码器开发与实现

基于软硬件协同设计的AAC解码器开发与实现

引用

作者：李嘉昕电子科技大学

学位级别：硕士

AAC音频编码标准是一种低码率、高保真的音频编码标准,具有压缩率高,音质好,支持多种采样率和多个声道等特点。与传统的MP3、AC3等编码标准相比较,在相同音质下它的码率更低,有效地节约了传输带宽,因而在移动多媒体广播、互联网流媒体... 详细信息

AAC音频编码标准是一种低码率、高保真的音频编码标准,具有压缩率高,音质好,支持多种采样率和多个声道等特点。与传统的MP3、AC3等编码标准相比较,在相同音质下它的码率更低,有效地节约了传输带宽,因而在移动多媒体广播、互联网流媒体等领域得到广泛的应用。实现AAC解码器方式有很多。通用的做法是使用商用DSP处理器,它的主要特点为灵活性大以及产品面向市场时间得以缩短,然而产品往往功耗较大和价格较高。而采用纯ASIC实现方法速度快,耗费资源少,但是可移植性却很差。本文提出了一种新颖AAC音频解码实现方法,就是使用通用的处理器与专用硬件加速器相结合的方法进行系统设计开发,它能够在硬件效率和灵活性之间找到一个很好的平衡点。通用的处理器能够灵活的驾驭于不同音频格式之间,同时专用硬件加速器能够加快硬件解码过程的执行效率。在本文中,主要工作包括以下几个方面: 1.参考国际标准组织(ISO)制定的有关AAC音频协议,深入分析AAC解码各个功能模块,使用高级语言编写相应算法模块的软件源程序,在软件环境下建立AAC音频解码的工程,实现软件实时解码。 2.依据设计指标,确定“反量化与缩放”和“Filterbank(合成滤波器组)”两大模块的方案和硬件架构,量化各子模块中参数,并搭建基于Matlab软件的仿真模型,完成它们在算法层次的仿真。 3.借助Verilog-HDL硬件描述语言,编写“反量化与缩放”和“Filterbank(合成滤波器组)”两大模块源代码,然后进行仿真与验证。 4. AAC解码系统的播放控制模块设计,具体分为软件和硬件两部分工作。软件部分通过编写解码控制程序和软硬件接口程序实现与硬件方通信,而硬件部分则主要实现对数据缓冲处理。采用基于软硬件协同设计思想,通过主机电脑和FPGA实验板,搭建测试“AAC音频解码系统”功能的硬件平台,实现AAC音频实时解码。

关键词： AAC 硬件加速器软硬件协同设计 FPGA

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虚拟机的软硬件协同设计方法研究

虚拟机的软硬件协同设计方法研究

引用

作者：李庭涛上海交通大学

学位级别：硕士

指令集体系结构是软硬件之间的接口,这个接口使软件依赖于底层的硬件实现,这种依赖使软件不能在异构平台上迁移,不能一次编译、到处运行,影响了软件的互操作性和移植性,也使硬件设计者不能轻易改变软硬件的接口-ISA,影响了体系结构的创... 详细信息

指令集体系结构是软硬件之间的接口,这个接口使软件依赖于底层的硬件实现,这种依赖使软件不能在异构平台上迁移,不能一次编译、到处运行,影响了软件的互操作性和移植性,也使硬件设计者不能轻易改变软硬件的接口-ISA,影响了体系结构的创新。本文使用软硬件协同设计的虚拟机来减轻软硬件接口的相关性,基于二进制翻译技术,可以实现一个异构平台的虚拟机,即在源平台上构造一个能够模拟目标硬件平台的仿真器。目前,动态二进制翻译技术已从解决不同系统兼容问题的补充技术,转变为新系统设计的核心技术。但从易调试性和灵活性方面考虑,大多数动态二进制翻译系统仍然是基于软件实现的。本课题基于自主开发的进程级虚拟机CrossBit,采用软硬件协同设计方法,使二进制翻译系统达到更好的性能、复杂性、透明性的均衡。本文分析了动态二进制翻译的结构和性能瓶颈,并建立了性能的数学表示模型。根据量化分析,提出了软硬件划分,用硬件加快二进制翻译中的经常性事件,在原有PowerPC处理器上,采用FPGA实现了虚拟机协处理器(包括二进制翻译器以及TCache等部件单元),使单个处理器支持多指令集。同时,通过软件和硬件的紧密耦合,有效的解决了新增的硬件和原有处理器间的同步和通信问题,避免了Context Switch的开销。通过对软硬件协同设计的虚拟机的系统性的分析和实验结果的评测,本文得出如下结论: 1)在硬件的支持下,上下文切换得到消除,TCache查询时间减少为几条指令的开销,翻译时间大为缩短,对系统的实时性、启动时间等有重要提高。 2) TCache的低Miss率和翻译单元的空闲可以使协处理器能够为多个进程或者多个核提供翻译服务,或者在翻译单元的空闲状态关掉协处理器或者降低协处理器的频率和电压以降低功耗。 3)鉴于国外公司对于传统处理器指令集的专利权限制,自主研发的新型处理器缺少应用软件的支持,本课题的研究成果也为新型处理器兼容传统指令集提供了一种新的理论和方法。

关键词：动态二进制翻译进程级虚拟机软硬件协同设计

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嵌入式系统软硬件协同设计的系统建模与仿真研究

嵌入式系统软硬件协同设计的系统建模与仿真研究

引用

作者：张永目西安电子科技大学

学位级别：硕士

嵌入式系统设计的目标就是设计出成本低、效率高、功耗低的可用系统，由于嵌入式系统与生俱来的复杂、专一等特性，按照以往的传统嵌入式系统设计方法，已经很难进一步更深入的满足这一目标的要求，于是一些学者和专家提出了一种比较高... 详细信息

嵌入式系统设计的目标就是设计出成本低、效率高、功耗低的可用系统，由于嵌入式系统与生俱来的复杂、专一等特性，按照以往的传统嵌入式系统设计方法，已经很难进一步更深入的满足这一目标的要求，于是一些学者和专家提出了一种比较高效的嵌入式系统的设计方法，就是软硬件协同设计。软硬件协同设计的提出在嵌入式系统界产生了很大反响，很多学者和专家根据自己对这一设计理念的理解，研究提出了很多适合软硬件协同设计这一概念的嵌入式系统设计的方法与具体设计部分，基本上包括系统建模、软硬件划分、软硬件综合、系统平台仿真这几个步骤。本文主要研究探讨了嵌入式系统设计中软硬件协同设计的理念以及使用Ptolemy II平台去完成软硬件系统设计中系统建模与仿真的工作，并以图像压缩处理为实例，研究嵌入式系统建模与仿真技术。首先，研究了面向角色的层次异构系统建模仿真平台PtolemyII，探讨了系统级建模、面向角色建模以及与PtolemyII平台相关的概念；然后，以JPEG图像处理系统为实例来验证使用PtolemyII平台进行系统建模与仿真的正确可行性，针对PtolemyII平台的角色库并不能满足所建系统角色需求的问题，剖析角色的元素构成和元素含义，归纳总结出一套通用的扩展角色的方法，接下来，利用此方法，设计实现出所有JPEG编解码角色，其中包括图像分割读取、FDCT、量化扫面、编码、解码、反量化逆扫描、IDCT、图像还原等角色，实现了JPEG图像的编解码系统模型，通过对系统模型执行结果以及参数的分析，表明该系统已经基本达到了预期的要求，体现了系统建模设计工作的正确性，系统的可行性，对下一步的工作起到了指导的作用。

关键词：软硬件协同设计系统级建模 PtolemyII平台图像压缩系统 JPEG图像

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基于FPGA的实时动态侦测系统的软硬件协同设计

基于FPGA的实时动态侦测系统的软硬件协同设计

引用

作者：杨磊电子科技大学

学位级别：硕士

作为保障社会安全和秩序的利器,以计算机视觉为基础的智能视频监控系统在过去的十几年中获得了广泛的应用。智能视频监控系统是一种防范能力极强的综合性系统。而动态侦测技术正是智能视频监控系统的基础和主要研究方向。对于很多视频应... 详细信息

作为保障社会安全和秩序的利器,以计算机视觉为基础的智能视频监控系统在过去的十几年中获得了广泛的应用。智能视频监控系统是一种防范能力极强的综合性系统。而动态侦测技术正是智能视频监控系统的基础和主要研究方向。对于很多视频应用,动态侦测都是至关重要的处理组件,如视频监控,机器人导航,路径规划,军事侦查,碰撞避免等。根据近年来的相关研究,动态侦测的方法主要分为三大类:时间差分法,光流法和背景减除法。背景减除法作为最常用的动态侦测算法,得到了广泛的应用,一直以来都是研究的热点。近年来,研究人员针对如何建立具有自适应性的背景模型,已提出了许多种背景建模方法。本文提出了一种改进的动态侦测算法,并分别在计算机系统和嵌入式系统中对其进行了实现和仿真。首先,基于背景减除提出了一种改进的动态侦测算法,该算法主要包括以下三个模块:参考背景生成模块,像素块过滤模块,目标提取模块。然后,通过计算机编程对该动态侦测算法进行了仿真和测试,由测试结果可以看出。由我们改进的算法是一种可用于复杂背景下的动态侦测算法,有较好的处理复杂背景噪声干扰的能力,能够生成可靠的参考背景并得到高精确度的侦测结果。这种改进的算法计算量小,而且侦测结果精确度高。最后,通过软硬协同的方式实现了改进的动态侦测算法。其中,硬件部分采用C++作为编程语言在Vivado HLS工具下设计完成,硬件模块实现了像素块过滤模块中的腐蚀和膨胀的功能。软件部分运行在移植的操作系统中,通过移植OpenCV开源库简化对视频流的处理,最终完成对硬件的控制实现协同处理。最终结果表明基于FPGA完成软硬件协同设计后,该动态侦测系统具有较高的实时性、准确性和鲁棒性。

关键词：动态侦测背景减除 FPGA Vivado HLS 软硬件协同设计

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单目视觉里程计软硬件协同设计的研究

单目视觉里程计软硬件协同设计的研究

引用

作者：李子琪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

未来的许多探测任务很大程度上依赖于装有尖端科学仪器和拥有先进导航能力的高自主移动机器人。为了使这些移动机器人能够探索更大的区域,提高它们的导航速度是非常有必要的。视觉里程计作为移动机器人的一部分,因为其可靠的性能和广泛... 详细信息

未来的许多探测任务很大程度上依赖于装有尖端科学仪器和拥有先进导航能力的高自主移动机器人。为了使这些移动机器人能够探索更大的区域,提高它们的导航速度是非常有必要的。视觉里程计作为移动机器人的一部分,因为其可靠的性能和广泛的应用而引起了越来越多的关注。但视觉里程计需要在CPU上运行特征提取及匹配等复杂的计算机视觉算法,这需要较长的执行时间,导致其移动速度相对缓慢。因此,在机器人上实现特征提取及匹配等算法并达到更高数量级的执行速度成为亟待解决的首要问题。本课题为解决这个问题,开展了单目视觉里程计软硬件协同设计的研究。针对基于特征点法的单目视觉里程计各步骤的计算量,本文对单目视觉里程计的计算任务进行了合理划分,并分别映射到系统的软硬件上面进行了实现。利用SOC的FPGA资源实现了SURF特征点检测算法、BRIEF特征点描述算法和特征点匹配算法,并通过VDMA对数据进行传输。利用SOC的ARM实现对FPGA端的控制以及数据的调度。为了实现SOC与PC间的高速传输,利用FPGA设计了一个高速的UDP/IP协议栈内核,通过该内核将匹配好的特征点传输到PC。最后在PC上对接收到的数据进行位姿计算,实现了对相机位姿估计。本文根据总体方案设计并实现了单目视觉里程计的验证系统,并对整个系统的各个模块进行了性能分析与验证。测试结果表明千兆以太网传输模块最大可以在129 MHz的工作频率下,达到900 Mbps左右的稳定传输带宽。采用KITTI数据集中单目视觉里程计数据集对整个验证系统进行测试发现位姿估计的结果与真实轨迹的均方根误差最大为0.5 m,最小达到了0.01 m。旋转误差最大为0.515 deg/m,最小为0.0110 deg/m。平移误差最大为11.35%,最小为1.38%。且每两帧的位姿估计输出速度达到33 Hz。结果表明系统设计达到预期精度,并且满足实时处理的要求。

关键词：视觉里程计算法加速软硬件协同设计位姿估计

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SoC软硬件协同设计系统级验证方法研究

SoC软硬件协同设计系统级验证方法研究

引用

作者：梁双杰西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着智慧地球等物联网模式的发展，嵌入式系统在各项相关行业的应用不断拓展和深入，嵌入式系统开发环境和设计方法的研究领域近年来受到业界格外重视。嵌入式系统的软硬件协同设计技术可以缩短系统的研发周期，降低研发费用，提高产品... 详细信息

随着智慧地球等物联网模式的发展，嵌入式系统在各项相关行业的应用不断拓展和深入，嵌入式系统开发环境和设计方法的研究领域近年来受到业界格外重视。嵌入式系统的软硬件协同设计技术可以缩短系统的研发周期，降低研发费用，提高产品质量，使产品具有更强的市场竞争力。将面向对象的思想应用到嵌入式系统设计中是项趋势。本文研究了用统一建模语言UML对嵌入式系统进行建模，提出并实践了用UML的三种视图来描述嵌入式系统的方法，这三种视图分别是类图、状态图和顺序图。然而，UML建立的系统模型只能描述系统功能，并不能完成模拟验证，因此有必要将其转换为可执行模型，以便于进行相应的功能模拟。SystemC是一种能够进行软硬件协同描述和模拟验证的语言，本文利用SystemC语言对系统进行模拟验证。对于UML系统模型到SystemC行为级模型之间的转换，本文给出了一个切实可行的方法，论文提出了转换的具体思想以及流程，为了验证转换方法的正确性，用UML对MPEG-4系统进行建模，并利用模型转换方法将其转换为SystemC代码，通过测试验证了转换方法的正确性。

关键词： SoC 软硬件协同设计系统验证 SystemC 系统级设计 UML

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