基于SOPC的可穿戴机多处理器设计

基于SOPC的可穿戴机多处理器设计

论文摘要

可穿戴计算机(wearable computer)是一种新概念的个人移动计算系统。它是伴随着计算机不断向超微型化发展应运而生的,也是“计算机应以人为本”这一理念的必然产物。SOPC是可编程技术发展到一定阶段的必然产物。它作为SOC和PLD/FPGA相结合的一项综合技术,集合了两者的优点,适合于两者的应用领域。并由于它的灵活性,对于目前竞争激烈的IT市场来说,提供了非常好的技术和广泛的应用产品领域。美国Altera公司开发的基于SOPC技术的Nios II嵌入式处理器,是一个可变结构的、通用型的RISC嵌入式处理器。嵌入式设计者能非常方便地使用SOPC Builder系统开发工具设计构造以处理器为基础的系统。传统基于单片机的多处理器系统结构复杂,可靠性差,而基于32位的NiosII的SOPC多处理器系统解决方案,从根本上改变了多处理器系统的设计理念和方法。采用SOPC技术,可以将处理器和其他设备封装在一个SOPC芯片内,有效减小可穿戴计算机的体积,适应可穿戴计算机微小型化发展的需要,另外封装在一个芯片内还可以有效降低通信开销,从而降低功耗,适应可穿戴计算机低功耗的设计要求。还可以提高速度,尤其是可以降低成本,能够快速地生成最终产品,有效地缩短了开发周期。本文采用SOPC技术来设计一个共享资源的可穿戴计算机三处理器系统,其中主处理器主要负责操作系统和应用软件的运行,网络处理器主要负责进行报文处理,DSP处理器主要负责对视频图像数据进行处理。文中详细地阐述了基于Nios II和FPGA的多处理器系统的实现机制,讨论利用硬件互斥核实现多处理器资源共享的方法,并给出硬件设计的具体步骤以及软件设计、调试方法和关键技术。文中介绍了网络处理器Nios II的结构特点和自定义指令以及基于Nios II软核处理器的网络处理器转发软件的设计方法和基于视频图像处理的DSP处理器的设计方法。经验证,采用此技术设计的三处理器系统很好地适应了可穿戴计算机微小型化和低功耗的设计要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 研究现状分析
  • 1.2.1 可穿戴计算机的发展及现状
  • 1.2.2 可编程片上系统SOPC的发展和现状
  • 1.3 主要研究内容
  • 1.4 论文结构
  • 第2章 可穿戴计算机多处理器系统及其功能分析
  • 2.1 开发平台核心处理器Nios II概述和分析
  • 2.1.1 嵌入式软核处理器比较
  • 2.1.2 Nios II CPU结构
  • 2.1.3 Nios II微处理器的优势及应用领域
  • 2.2 可穿戴计算机多处理器系统总体设计方案
  • 2.2.1 系统平台的构建
  • 2.2.2 系统功能的划分及设计
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 可穿戴计算机多处理器系统设计与实现
  • 3.1 基于Nios II的可穿戴计算机多处理器系统硬件设计
  • 3.1.1 NiosII多处理器系统的资源共享
  • 3.1.2 创建可穿戴计算机多处理器硬件系统
  • 3.2 基于Nios II的可穿戴计算机多处理器系统软件设计
  • 3.2.1 程序存储器
  • 3.2.2 启动地址
  • 3.2.3 NiosII IDE 中多处理器系统的运行和调试
  • 3.2.4 为多处理器系统创建软件
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 多处理器系统中网络处理器的研究与设计
  • 4.1 Nios II自定义指令及其在网络处理器设计中的应用
  • 4.1.1 自定义指令的原理和开发
  • 4.1.2 创建用户自定义指令
  • 4.1.3 在Nios II IDE中来编程使用自定义指令
  • 4.2 网络处理器报文转发部件结构设计
  • 4.3 网络处理器报文转发处理软件结构实现
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 多处理器系统中DSP视频图像处理器的研究与设计
  • 5.1 视频图像采集单元
  • 5.1.1 图像采集系统的硬件设计
  • 5.1.2 图像采集系统的的软件设计
  • 5.2 视频图像处理单元
  • 5.2.1 DSP核心处理模块
  • 5.2.2 DSP设计流程
  • 5.2.3 FPGA与DSP的接口设计
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].垃圾处理器进入大渠道的困境[J]. 现代家电 2019(22)
    • [2].基于FPGA的32位多并行2DFFT处理器的设计[J]. 广西科技大学学报 2020(01)
    • [3].废弃食物处理器选购有讲究[J]. 质量与标准化 2020(Z1)
    • [4].报告:到2026年,嵌入式处理器市场将达到363.8亿美元[J]. 功能材料信息 2019(06)
    • [5].垃圾处理器营销渠道走向前台[J]. 现代家电 2019(17)
    • [6].创新推动垃圾处理器本土化进程[J]. 现代家电 2020(07)
    • [7].用标准推动行业健康发展 保障消费者良好体验[J]. 现代家电 2020(07)
    • [8].风头正劲的垃圾处理器市场[J]. 现代家电 2020(07)
    • [9].后疫情时代 垃圾处理器步入稳健发展[J]. 现代家电 2020(07)
    • [10].垃圾处理器的B端市场突破[J]. 现代家电 2020(07)
    • [11].利用平台优势 推动垃圾处理器快速增长[J]. 现代家电 2020(07)
    • [12].2020二季度手机处理器市场[J]. 中国科技信息 2020(20)
    • [13].安全处理器研究进展[J]. 信息安全学报 2018(01)
    • [14].骁龙821处理器等于骁龙820超频版[J]. 个人电脑 2017(01)
    • [15].走近国产处理器[J]. 个人电脑 2016(09)
    • [16].众核处理器核间通信的研究[J]. 价值工程 2015(17)
    • [17].面向高性能计算的众核处理器轻量级错误恢复技术研究[J]. 计算机研究与发展 2015(06)
    • [18].“愚公号”垃圾处理器[J]. 小星星(低年级版) 2020(Z2)
    • [19].《污气处理器》[J]. 课堂内外(小学低年级) 2019(05)
    • [20].龙芯总设计师:明年将推出全自主可控处理器“3B3000”[J]. 电脑迷 2015(08)
    • [21].高效低能耗 未来处理器发展方向[J]. 电脑迷 2008(10)
    • [22].电脑靠什么来节能(3) 处理器篇[J]. 电脑迷 2008(09)
    • [23].陌生的处理器 新本怎么选?[J]. 电脑爱好者 2009(03)
    • [24].无处不在 嵌入式处理器解析[J]. 电脑迷 2010(12)
    • [25].22nm来袭 Intel Ivy Bridge处理器前瞻[J]. 电脑迷 2011(16)
    • [26].揭秘骗术 盒装处理器选购谈[J]. 电脑爱好者 2013(16)
    • [27].有必要追求最新64位处理器吗[J]. 电脑爱好者 2014(21)
    • [28].尾数有变! 读懂手机处理器的后缀密码[J]. 电脑爱好者 2017(07)
    • [29].不再是处理器 浅析高通骁龙835移动平台[J]. 电脑爱好者 2017(09)
    • [30].重新定义中端 AMD Ryzen 5 1600处理器[J]. 电脑爱好者 2017(14)

    标签:;  ;  

    基于SOPC的可穿戴机多处理器设计
    下载Doc文档

    猜你喜欢