基于软硬件协同理论的PDA设计与实现

发布时间：2020-03-31 00:00

【摘要】： 随着嵌入式产品需求的日益增加，嵌入式系统的规模也变得愈发复杂。传统的软硬件各自的开发模式使得目标系统资源优化不够，可靠性、安全性和实时性都难以保障，开发周期和成本也受到很大影响，已无法满足现代嵌入式设计的要求。90年代兴起的软硬件协同设计方法弥补了传统设计方法的不足。随着对其研究的不断深入，它在嵌入式系统中已从开始的一般规则转变成为主流的技术。现有的协同设计方法有很多，但大多数方法都是针对芯片级嵌入式系统的SOC设计，且其中很多方法或是系统分析阶段开销较大，自动化层次低，设计覆盖的范围小；或是算法设计及实现开销大，对初始条件敏感度高，针对实际设计环境的应用性不强。为了弥补以上不足，本文首先分析了当今嵌入式系统中的问题与矛盾，指出了传统嵌入式设计的不足和软硬件协同设计的优势；并对现有协同设计方法进行了比较，指出了各种协同设计方法的优势和不足。在这些方法的基础上提出了面向系统级的Dual-trees软硬件协同设计方法，该方法采用UML对嵌入式系统进行描述，并通过UML分析生成系统的行为树与资源树。通过对行为树、资源树的分析，得出实际的系统架构，并找出行为节点间合理的作用方式，从而得出合理的嵌入式系统设计方案。与现有的软硬件协同设计方法相比，该方法定义了较为完整的资源类，充分地考虑了实际设计环境，具有算法设计及实现开销小、对初始条件敏感度低、实际应用性强等优点。此外，本文在Dual-trees方法的指导下，详细地分析了一种典型嵌入式系统——PDA系统，并针对设计结果进行了实际的开发与实现。该方法无论在PDA软硬件选材还是合理设计上都起到了重要的作用，在缩短PDA的具体开发周期、提高PDA的可靠性与性价比、使PDA设计方案更易于调整与复用等方面都有着重要意义。最后，将该PDA系统与现有PDA系统进行了比较，该PDA系统具有低成本、高可靠、多功能和用户界面友好等特性。在竞争日益激烈的嵌入式市场中，这些特点将会有非常重要的意义。
【图文】：

资源类,嵌入式系统

可量化属性，用QA来表示;另一个是可描述属性 (DescribableAttribute)，接口支持情况属于可描述属性，用DA来表示。按照表4.1的分类方法，我们可以通过资源类图来描述资源类中的继承关系，如图4.4所示:R6SOUrC6诊O八PriCeSVV512已Rsal廿meEf允rt‘P.attbFrnl卜飞、然一___:;EOS‘丫 AAA八 0000夕夕诊诊日V叨夕O八v叼。水-Frequency价O八Cubage价O八v呐J比‘ valtage夕 OAInte南ce---一万---/户与‘Z/卜冶JinPmCeSSOr/)S(龙价OAM阴J:毅入了入_竺:万二___ :1inux:子一万-、兰三里呈些竺些暨犯里些塑R刀inUX卜-一一-一-一图4.4嵌入式系统资源类图 Fig.4.4ClassDiagramofEmbeddedSystemResourees其中硬件资源类定义如图4.5所示。日VV砂QAPriee砂OAV认〕水一FrequenCy夕OACubage夕OAV认〕r权一勺匕ltage沙 DAIn怕r怕ee图4.5硬件资源类的定义 Fig.4.5DefinitionofHWResourees其所对应的C一代码如下: ClassHW{Publie:

用例图,用例图,约束条件,行为

(l)嵌入式系统的用例分析。PDA即个人数字助理，是现今比较流行的嵌入式产品。对它的需求分析是支持音频播放、GPRS通讯、游戏和通讯录、计算器、时钟月历等辅助工具。具体如图4.6所示。<beha访 orConstrain卜;立#工#乞HVV.Cubage<=200; SVV.SIZe<=1000;户让月 d10一---一、、·、工__一--一-一尸none二万--------一一)一一、、、下00!SGsm6图4.6通过用例图对PDA系统的行为及其约束条件进行描述 Fig.4.6UseCaseDiagr田叮ofPDA’ sBehaviorandConstraint在图4.6中，用例图描述了两个问题，一是PDA系统的功能性行为，二是PDA系统必须满足的全局约束条件，在本文中使用OCL语言来进行描述。(2)嵌入式系统的活动分析。活动图用来描述一个用例的具体实现过程及方式。我们使用三元组(T，S，C)w来表示活动中每个行为节点的三个属性，其中Iime代表时间约束，匆ending代表开销约束(以线程为度量)
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP368.32

【参考文献】