一、嵌入式系统软硬件联合设计方法研究（论文文献综述）
郑欣[1]（2021）在《基于图卷积网络的片上系统软硬件协同设计研究》文中进行了进一步梳理随着嵌入式系统的规模越来越大,片上系统（SoC）的设计复杂度也越来越高。自20世纪80年代以来,软硬件协同设计已经发展成为一种新的SoC设计方法学,经过几代的发展,SoC设计逐步向全自动化流程方向发展。软硬件划分是软硬件协同设计中的关键步骤,它可以显着缩短SoC设计的时间,提高嵌入式系统的性能。但对于大规模系统来说,大多数相关研究提出的软硬件划分方案具有搜索时间长、划分结果质量不高等问题。在信息安全领域,数字签名SoC系统在保障用户数据安全方面起着重要的作用,数字签名系统软硬件划分的实现仍依赖于工程师的经验,且硬件设计完成后才开始软件设计,这将使得系统开发周期变长,设计效率低。现有的SoC软硬件协同设计没有形成完备统一的验证流程,使得验证过程繁琐,验证效率低。针对以上问题,本文首先研究了基于迁移学习和字典学习的任务分类问题,从图分类的角度作为切入点,再扩展到结点分类,最后到软硬件划分问题的研究,设计了两种不同的分类模型。其次,根据设计需求搭建SoC系统架构,并提出了一种基于图卷积网络的高效软硬件划分和调度方法—GCPS,在满足系统硬件约束的前提下,最大化资源利用率,寻找最优的软硬件划分方案,并进行系统的快速软硬件划分。在此基础上,基于任务静态优先级设计任务调度算法完成系统的调度并回馈给划分模型,进一步提高系统的效率和并行性。最终将GCPS模型应用于数字签名系统中,实现数字签名系统的SoC软硬件协同设计和验证。本文的创新点和主要研究工作包括以下几个方面:（1）针对传统机器学习方法在大规模系统中分类效率低的问题,本文首先研究了基于迁移学习的任务分类问题,并设计基于迁移学习和字典学习的DMTTL模型,通过迁移学习和并行执行的特性,提升了系统的分类性能和运行效率。另一方面,进一步对具有图结构数据的任务进行分类,设计了一种基于多视角字典学习的图模型,其分类效果优于大部分最新的图分类模型。通过引入多视角,GMADL模型扩展性强,可以将GMADL模型应用于结点分类问题,故本文对GMADL模型进行了改进,提出了 NMADL结点分类模型,并进行了验证与分析,研究该模型在软硬件划分问题上的可行性,同时为后续工作提供了必要的理论和实验支撑。（2）针对大规模系统设计复杂度高,软硬件划分速度慢等问题,本文基于图卷积网络（GCN）,设计了一种适用于大规模系统的快速软硬件划分方法——GCPS。GCN可以有效地处理图结构数据,并聚合邻居结点的特征来生成新的结点表示。该算法能够快速收敛,有效地实现结点分类。本文研究的划分问题可以描述为在硬件面积约束下最小化所有任务的执行时间的优化问题。可以利用GCN和梯度下降的方法来求解该优化问题,实现高效的系统软硬件划分,尤其针对于大规模系统而言,该方法与传统启发式算法相比效率更高。（3）为了进一步提高软硬件划分的性能和通过并行化减少系统的执行时间,在实现软硬件划分后对系统进行任务调度,设计任务调度算法。通过计算每个结点的静态优先级,设计基于静态优先级的表调度算法实现任务调度和量化软硬件划分的质量,进一步缩短执行时间。从而在满足系统约束条件下最小化任务调度时间和最大化硬件资源利用率,对系统任务图实现最优的调度。（4）为了进一步增强数字签名系统的安全性,本文针对ECDSA算法进行改进,在明文的预处理阶段设计防护手段,实现了高安全的数字签名片上系统的软硬件协同设计。在完成系统任务图的构建、系统软硬件划分和调度后,针对数字签名系统应用,本文采用了 SoC软硬件协同设计技术。首先,将GCPS模型应用于数字签名系统的软硬件划分过程。其次,实现系统的软件设计、硬件设计和接口设计,并通过软硬件协同设计方法进行软硬件综合,采用C/C++和Verilog编程语言实现ECDSA数字签名验签。（5）针对SoC软硬件协同验证效率低、流程不统一等问题,构建协同仿真验证平台,通过设计PLI/VPI共享接口实现测试向量和输入数据的共享,并且由高级语言模型随机产生测试向量,提高系统验证效率。研究完备统一的SoC软硬件协同验证流程,对系统设计的验证可以达到实时比特级验证,并实时反馈软硬件协同设计过程中存在的问题,一体化的验证平台提高了系统的验证效率。
王文杰[2]（2021）在《基于FPGA的卷积神经网络软硬件协同设计与实现》文中进行了进一步梳理自人工智能发展以来,深度学习算法特别是卷积神经网络CNN在计算、资源、功耗和成本均受限的嵌入式系统上的设计一直是一个比较热门的研究领域。CNN作为一种高性能的人工智能算法,可以广泛应用于人脸识别、行人检测和故障诊断等多个领域。它在嵌入式系统中的部署更是加速了这些应用的落地,使它们脱离服务器的束缚,真正服务于移动端和边缘端市场,具备很高的实用价值。CNN在嵌入式系统中的部署不仅涉及到了硬件设计更涉及到了软件设计,目前大多数研究者主要关注的是基于现场可编程逻辑门阵列FPGA的CNN硬件加速器设计,从系统级的角度去研究基于FPGA的卷积神经网络软硬件协同设计较少。此外,如果过度执着于追求足够快的硬件CNN加速器而忽略一些受限软件的性能,那么很可能会导致系统软硬件处理时间的不平衡,进而降低硬件CNN加速给系统带来的收益,造成了硬件资源的浪费。为了解决上述问题,本文提出了一种面向CNN的嵌入式系统。首先,针对嵌入式系统资源受限和CNN资源占用量大的矛盾,结合CNN的结构相似性,提出了基于FPGA的CNN硬件复用设计方法,以较低的FPGA硬件资源在嵌入式平台上部署CNN模型。然后,基于硬件复用提出了启发式软硬件执行时间平衡设计方法。该方法将系统软硬件执行时间融入进CNN硬件设计中,通过优化系统软件和CNN硬件的并行度来达到系统软硬件执行时间平衡的目标。最后,提出了一种软硬件协同设计方法设计并实现了面向CNN的嵌入式系统。该方法利用模块化思想对系统架构进行抽象,并结合抽象后各个模块的特点对系统进行软硬件划分,随后使用提出的硬件复用和软硬件执行时间平衡设计方法对划分后的模块展开软硬件协同设计,同时结合有效的软硬件数据交互和控制协议,在保证准确率和速度的前提下使系统节省了硬件资源,提升了CNN硬件加速收益。实验结果表明,本文设计的面向CNN的嵌入式系统在保证准确率和速度的前提下达到了接近1:1的软硬件执行时间比,而功耗仅为2.4W左右。相比于同类型的研究工作,系统达到了95%甚至99%的设备利用率,提升了28%～46%,且将能量效率从10帧/W以下提升到了10帧/W以上。更重要的是,硬件复用设计方法节省了系统中宝贵的FPGA资源。软硬件执行时间平衡设计方法提升了系统中软硬件设备的利用率,大大提升了CNN硬件加速的收益。
代冲[3]（2020）在《基于嵌入式软硬件协同设计的目标检测跟踪研究与实现》文中提出目标检测和跟踪是计算机视觉领域的基本内容和研究热点,随着人工智能的飞速发展,掀起了目标的检测和跟踪技术在不同领域的研究热潮。由于实际应用场景中,通常存在着摄像机抖动、相似目标混淆、光照变化、运动模糊等复杂因素的干扰,为检测跟踪任务带来的巨大困难。目标的检测跟踪通常是在PC机上实现的,随着近几年边缘计算平台性能的提升,特别是基于ARM与FPGA的异构嵌入式系统出现,因其在功耗、体积、成本和实时性上的诸多优势,推进了基于片上系统的目标检测跟踪技术的深入研究与广泛应用。由于嵌入式系统计算资源的限制,大量精度较高的检测跟踪算法难以在嵌入式系统实现或难以满足实时性要求。本文提出了一种适用于嵌入式系统的融合属性识别的目标检测跟踪算法,并将该算法在嵌入式系统上实现,论文的主要工作包括:（1）当前的计算机视觉领域需要从图像中提取更多的语义信息,另外为避免检测跟踪结果中多个相似目标的混淆,本文在检测跟踪算法中引入属性识别算法筛选出特定目标,由于嵌入式系统的计算资源有限,设计了轻量化的多任务共享特征提取网络算法结构,为提高多任务的整体识别精度,优化了损失函数,在损失函数中基于分类难易程度确定不同任务的损失权重。实验表明属性识别算法模型的体积和计算量较小,满足嵌入式系统的实时性需求,且算法具有较高的识别精度,能有效区分相似目标。（2）在核相关滤波跟踪算法中,由于缺乏有效性检测机制,在复杂环境中模型容易受到污染,导致误差积累进而导致跟踪失败。本文提出基于感知哈希算法的跟踪有效性检测机制,及时判断当前跟踪结果是否有效,避免跟踪失败。（3）目标检测模型中,只对当前帧单独检测,并不考虑前后帧的相关性,在恶劣环境中容易出现漏检。本文提出防漏检策略,在核相关滤波算法采用单一的HOG特征基础上引入图像增强后的Lab颜色特征,有效降低了漏检率。（4）将本文所设计的算法部署到嵌入式软硬件中,为提高算法的实时性,结合Zynq芯片特征,采用软硬件协同设计的方式实现。由于卷积神经网络计算大,对内存读取带宽要求较高,本文首先将目标检测模型和属性识别模型经过量化压缩减小体积和计算量,然后将可并行程度较高的部分部署到FPGA中实现,算法中其他计算量不大的部分由ARM实现,充分发挥了ARM和FPGA各自的优势。实验表明,本文提出的融合属性识别的检测跟踪算法能够实现在复杂场景下对目标的稳定跟踪,准确率和成功率分别为91.19%、84.79%,相对于KCF跟踪算法分别提高了21.48%和25.85%。在对算法中的SSD模型和属性识别模型的量化过程中,精度损失都在1%以内,对整体算法基本无影响,在嵌入式软硬件系统上帧率为23.5 FPS,基本满足算法实时性要求。
周鹏[4]（2019）在《可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究》文中进行了进一步梳理信息物理系统（Cyber Physical System,CPS）是一种具有松散物理结构和严谨逻辑组织的有机智能系统;其涉及如计算、网络、控制、物理处理和应用领域知识等多学科交叉技术;应用通常对安全性、可信性及合时性有严格的要求。而CPS时刻产生如此大量复杂的数据,以致于管理员无法及时有效地理解数据并给出正确的指令。因此需要构建一种自管理CPS（Self-management CPS,SCPS）,使之在不同情况下都能自主地、灵活地与物理世界进行正确地交互,并能自动的从各种异常中恢复且不影响正常业务实施。随着SCPS规模的不断扩大,系统的复杂性、时延等问题日益失控;自管理决策的不确定性和决策执行的可信性等问题也日渐严峻。迫切需要探索系统性SCPS设计方案和维护方案,以各项模型和技术的有机集成,构建可信SCPS。物理世界高度并行且灵活,同时充满随机性。为匹配并行度,SCPS通常包含大量的（异构）传感器和执行器。为灵活应对动态场景,SCPS需要以不同方式自主按需地组织并协调这些嵌入式子系统。针对这些特点,本文提出可组合的actor元模型建模SCPS服务;使用（随机）活动网络（stochastic activity network）构建服务的交互模型,并提出合约-建议-决策规范。为控制复杂性,本文基于代数运算建模运行时重组的组合模式,研究actor元模型的可组合性约束、属性和需求的可满足性规则;并进一步提出了自愈actor模型改善失效模式下子系统的可组合性。在actor元模型的基础上,本文采用架构分析和设计语言（AADL）探索基于模型驱动工程（Model Driven Engendering,MDE）的SCPS设计方法,并构建相应的actor模型库,硬件模型和错误模型,以及SCPS综合集成模型。采用形式化模型转换方法将元模型转化为现有的FTA、CTMC、自动机等分析模型,利用现有的分析工具对设计开展硬件-软件协同分析、研究故障行为和正常行为的相互影响。同时针对SCPS自管理需要架构和策略动态协同的特点,本文提出了架构-策略协同分析思想,以及带一阶检查点的分层决策-去中心化实施方案。最后分析了4种不同去中心化层程度方案的灵活性,仿真结果显示了分层决策-去中心化决策方案在可靠性和稳定性等指标的改进。为应对自管理决策中的时延和不确定性挑战,本文提出了一种基于合约规范（Contract）的自适应方案协调式子系统间的分布式协作。通过将合约规范中的活动拓扑抽象有向图,将SCPS拓扑抽象为边点带权顶点着色图,本文将合约规范优化过程按反馈循环分为3个阶段,提出合约的多目标渐进优化方案。在合约制定阶段采用改进Dijkstra算法检验合约的可实施性;在建议细化阶段,采用改进NSGA-II算法优化actor的组织;在决策执行阶段,采用组合模式和决策规范指导actor协作,并赋予actor局部随机应变的能力。在此基础上采用等待时间对齐方法协调不同分支的执行时间,降低决策方案的可靠性期望值的波动,提升决策执行方案的稳定性,进而提高SCPS行为的可预测性和可控性。仿真结果揭示了改善行为稳定性和合约优化的主要因素,并显示了渐进优化方案的有效性。进一步本文提出了可组合自适应框架和自相似actor,并证明解耦（架构）控制逻辑能降低系统的全局复杂性,进而提升系统可靠性。同时针对全局绝对参考时间方案无法满足大规模地理分布的SCPS需求的问题,本文提出了一种基于相对参考时间的分布式事件的时序保障方案。针对actor模型故障传播假设的不足,设计了基于轻量级容器隔离方案,为actor提供理想的运行时环境;并在容器上集成基于FDIR的自修复方案以限制故障传播和改善actor自愈能力。最后在实际嵌入式系统上分析验证了容器的FDIR效率和消息管理的效率,以及合约渐进优化和决策执行的可靠性、稳定性。实际测试结果显示本设计方案、系统优化、自管理功能等措施的有效性,以及本方案的可靠性综合保障能力。论文结尾总结了复杂性和不确定性对SCPS设计和维护带来的挑战,并给出驯服复杂性的两个原则,以及用于克服设计和决策中的不确定性的系统性建议。最后针对现有设计中的不足和结合设计中的启发,利用MDE和model@run.time两者的模型和设计原理的相似性,提出自进化CPS（self-evolution CPS）的概念设计。
安婧[5]（2019）在《基于UML的嵌入式系统系统级设计方法研究》文中认为随着微电子技术和超大规模集成电路飞速发展,各种技术和理念逐步应用系统开发中,嵌入式系统规模逐步扩张,现如今硬件异构程度增加、软件功能复杂化都进入了新的时期,更高的设计复杂度和群众需求的多样化,进一步缩减了系统的面市开发时间,要求系统设计中必须要更快地更新和开发,系统配置和软硬件设备一定要更快地更新,不断地提高系统的抽象层次,基于软硬件协同设计方法实现系统级设计能有效解决现有问题。系统级莫斯驱动架构为软件工程领域发展提供了明确的战略方向,为软件架构了较为完整的开发框架,UML是模型驱动架构（MDA）的核心,为整个开发过程为系统建模驱动提供保障,比对MDA和嵌入式系统软件系统设计,两者具有相似的目标和任务,基于UML的嵌入式系统系统级设计方法,就是要将软件工程成果和嵌入式系统软硬件系统设计方法有效结合,研究嵌入式系统设计方法的新发展,在UML模型实现软硬件协同的系统级,建立起完善的系统级框架与结构。
于全[6]（2019）在《嵌入式实时系统领域建模环境研究》文中指出嵌入式实时系统的复杂性、资源受限性、实时性和可靠性要求对系统设计人员提出了更多的挑战,各种安全性、可靠性指标无法完全通过测试来验证。模型驱动技术能够在一定程度上解决这个问题。但是,模型驱动技术的复杂性和专业性也让非计算机专业的领域工程师望而却步,其学习成本较高,设计过程复杂,因此很难在嵌入式系统设计领域得到广泛地应用。为了更好地支持嵌入式实时系统的设计、验证和开发,需要一个简单易学且直观的图形化领域建模环境,支持领域工程师快速搭建系统模型,并完成设计验证。本文以当前嵌入式实时系统的建模及验证需求为背景,针对当前嵌入式实时系统领域缺乏专用的领域建模工具、难以支持系统早期验证的局限,根据嵌入式实时系统的通用设计方法和设计流程,采用特定领域元建模技术,完成了嵌入式实时系统的领域特征分析,识别和抽取了领域对象,构建了领域元模型,并搭建了一个可视化的嵌入式实时系统领域建模环境。在领域建模环境的构建过程中,本文借鉴了统一建模UML以及系统建模语言SysML的领域对象抽取思路,用元模型表达了嵌入式实时系统设计过程中涉及到的实体以及实体间的关系,并提供了相应的图形化的建模元素,使得领域工程师能够使用该建模环境构建嵌入式实时系统中的各种软、硬件实体以及实体之间的静态的从属关系、分配关系和动态交互关系。本文的另一个重要特点在于支持软件功能到硬件实体的映射,这使得本文所开发的建模环境不仅仅局限于软件建模,还能够完成系统的软硬件协同设计,并为支持系统的集成验证提供良好的基础。本文最后通过一个实际工程中的应用实例:嵌入式IP电话系统来验证本文所实现的建模工具的实用性。使用本文所构建的建模环境建立了IP电话系统的静态结构模型和动态行为模。建模的结果表明,本文所提供的领域建模环境非常适合于嵌入式实时系统建模。
刘应盼[7]（2019）在《基于ZYNQ的图像采集处理系统设计与实现》文中研究说明随着机器视觉技术在工业领域的飞速发展,传统的机器视觉系统在处理效果和速度上面临着严峻挑战,因此如何高效地采集图像并进行实时图像处理是一个亟待解决的问题。在面对功能需求日益激增的嵌入式图像处理系统时,使用传统的SoC实现图像处理系统已无法满足需求,况且不管在航空航天等军事领域还是生活应用中环境复杂多变。因此在满足性能要求的前提下,如何设计出环境适应性好,功能丰富且成像质量和处理速度快的图像采集处理系统是本文研究的关键。Xilinx推出的Zynq-7000系列产品在单片上集成了双核Cortex-A9处理器和Xilinx7系列的FPGA,不仅解决了处理器和可编程逻辑的通信矛盾,又能为实现功能丰富的高端嵌入式应用提供高性能处理和计算。本文利用软硬件协同技术设计实现了基于Zynq平台的嵌入式图像采集处理系统方案。该方案以双核ARM架构处理器作为管控中心,移植Linux系统搭建可视化平台,以FPGA作为系统数据传输处理的硬件平台。其中图像处理模块实现了可用于焊缝检测边缘的改进锐化算法,并通过HLS工具将该算法集成到硬件中实现,实现系统的硬件加速。本文主要的研究工作如下:（1）研究传统SoC实现图像采集处理系统的缺点,并分析了图像采集处理系统各个阶段的发展形式,论证了基于Zynq平台实现嵌入式图像采集处理系统的优势。本系统采用CMOS相机实现高速数据采集并通过DVP接口传输,在系统内采用AXI总线技术连接各个模块,以HDMI接口作为图像显示接口,并且在实现的模块中加入数据缓存模块,使得数据高效有序的传输。（2）设计了系统的软硬件实现的具体流程,并提出了各个模块的选型和设计要求。针对系统视频输入接口,设计了用于PL与PS数据交互的采集控制IP核;针对图像处理接口设计,利用HLS工具优化了改进锐化算法的实现方式;针对视频输出接口,设计实现了将RGB信号转换为HDMI差分信号输出的控制接口。（3）研究了嵌入式采集和处理系统中常用的图像处理算法,并基于阈值分割实现了肤色检测算法、研究传统的焊缝边缘检测的流程,设计了改进的锐化算法并将其应用于焊缝边缘检测的优化方案。该方案降低了噪声的干扰且焊缝边缘检测效果更好。在HLS设计实现中,通过加入行缓存和窗口函数的设计模式实现数据的流水线工作,优化算法处理的速度。（4）移植Linux操作系统,添加相关驱动支持,设计QT应用软件。对于关键驱动的实现,针对相机接口与PL通信的特点,本文采用OV5640驱动实现对相机设备的灵活配置。针对数据缓存部分,设计了VDMA驱动来控制系统的各个模块运行。本文通过软硬件划分的方式搭建的嵌入式图像采集处理系统,系统稳定工作,通过测试图像处理效果提升明显且实时显示,另外系统易于移植,系统可定制,设计成本低等让该工程具有非常大的应用前景。
肖堃[8]（2019）在《嵌入式系统安全可信运行环境研究》文中研究表明随着嵌入式系统的应用领域不断扩大,其重要性越来越凸显,同时因为网络连接的便捷性,网络攻防的热点正在向嵌入式系统转换。随着众多黑客纷纷将攻击目标转向嵌入式系统,其应对安全威胁能力不足的缺陷也逐渐显现出来。在对不同应用领域中嵌入式系统的安全性研究进行总结后,可以发现可信运行环境是提高嵌入式系统安全性比较有效的解决方案。但是当前的研究不管是可信运行环境的构建技术,可信运行环境提供的安全服务还是基于可信运行环境的系统安全增强方案等都还存在着不足之处,导致可信运行环境在应用中仍然存在着安全风险。针对上述问题,本文全面分析并总结了可信运行环境在信任根、信任链传递、隔离性以及可信操作系统安全缺陷等方面存在的安全挑战,提出了安全增强的可信运行环境架构。并针对可同时防御物理攻击和软件攻击的信任根、在TrustZone监控模式程序中提供主动防御能力、建立可信操作系统内核的安全模型、基于安全模型设计内核、基于微内核架构设计操作系统系统服务、对不可信的密码软件进行安全性分析、神经网络计算的可信性保证、基于可信运行环境的系统安全方案等关键问题,分别提出了相应的解决方案。最终,形成了一套可信运行环境中基础软件开发和针对部分关键机制或关键软件安全性进行形式化分析与验证的框架,还基于基础软件形成了应用系统,并在实验平台上实现了原型系统的开发和实验评估。结果表明,所设计的安全增强的可信运行环境在功能、性能和安全性方面可以满足嵌入式系统的需求;所设计的入侵检测系统能够有效识别网络攻击,实现系统的主动防御。本文的主要贡献和创新之处有:（1）提出了安全增强的可信运行环境架,并在嵌入式系统中基于TrustZone硬件框架设计并实现了可以同时防御物理攻击和软件攻击的信任根,保证嵌入式系统设备上电后执行代码的可信性。并且构建了从信任根到系统装载程序,再到可信操作系统,再到系统服务,最后到可信应用的完整信任链。（2）根据操作系统安全设计的思想和方法,通过形式化方法建立了可信操作系统内核的状态机安全模型,提供了一个可以用于推理内核安全策略执行能力的框架。基于安全模型,采用微内核架构的设计思想,设计了安全增强的可信操作系统内核,通过自主访问控制机制来控制所有对系统资源以及内核服务的访问,从而解决了当前可信操作系统缺乏安全设计和安全机制的问题。（3）提出了一种基于微内核架构实现用户态系统服务的方法和框架,并基于状态机安全模型对通过内核访问控制机制实现组件之间的隔离性的问题进行了形式化描述和证明。通过在用户态运行系统服务来实现内核与复杂系统服务组件之间的隔离,通过内核访问控制机制保证系统服务组件之间以及可信应用之间的隔离,可以有效解决当前可信操作系统软件规模膨胀可能导致的安全问题。（4）在可信操作系统中实现了NFC软件栈、密码服务和轻量级神经网络可信计算服务框架等用户态系统服务,简化了上层应用的开发。针对系统服务中的不可信组件,例如在密码服务中所采用的开源软件库,提出了一种安全性形式化分析方法。轻量级神经网络可信计算服务框架将神经网络计算中最耗时的线性代数操作（矩阵乘法）外包到丰富运行环境,并在可信运行环境中对外包计算的结果进行校验来保证神经网络计算的可信性,可以有效解决当前在丰富运行环境中进行神经网络计算时容易遭受攻击的问题。（5）基于Linux用户态入侵检测系统架构,提出了一种轻量级的实时网络入侵检测方法,基于该方法提出了基于可信运行环境的入侵检测系统框架。通过入侵检测识别网络威胁,通过可信运行环境保障入侵检测系统自身安全性并提供主动防御能力,提升系统的整体安全性。
唐鸿彬,蒋川湘,徐方云[9]（2018）在《基于嵌入式系统软硬件联合设计方法》文中研究说明探究嵌入式系统软硬件联合设计方法,能够有效减少由于开发过程中设计错误带来的不必要的浪费。本文首先加那以后介绍了软硬件联合设计的一般方法和软硬件联合设计方法的运用与发展,随后以SOPC为例,探讨了基于嵌入式系统软硬件联合设计开发的具体路径,希望这些观点能够有效促进软硬件协同设计的推广和应用。
李思照[10]（2018）在《片上多核系统软件特性及系统可靠性分析研究》文中进行了进一步梳理随着片上多核系统在移动终端上的广泛应用及其系统任务不断增加,可重构片上网络及其多核系统的性能效率与可靠性已成为制约其在移动计算和相关应用推广的重要因素。为了确保整个系统安全稳定地运行,就需要在软件运行效率、系统可靠性及任务调度管理等方面进行相关理论分析与技术实践研究。本文首先针对指令集的特点,描述了片上多核系统软件运行的行为特性,并建立了不同类型的软件执行模型,以优化系统对指令的预取效率,从而提高Cache命中率。然后,为了保证Cache命中率,建立Cache一致性协议的故障模型,分析协议中所存在的可靠性问题,并以此故障模型作为基础来描述HCS片上网络结构的整体稳定性,为片上多核系统的设计提供了可靠性分析方法。最后,为了保证整体系统的稳定及有效的运行,以竞态条件作为分析手段来描述系统任务运行时所存在的不确定性,并利用最大熵方法提出一种新的任务调度优化算法。本论文的主要工作内容和创新点如下:（1）针对现有的软件程序在片上多核系统中运行效率较低的问题,首先以精简指令集为基础引入马尔科夫状态机模型来描述指令的执行过程,然后结合进程代数及符号逻辑方法对软件行为进行分析,建立软件行为特性模型,同时利用随机抽样优化算法对该模型进行特征提取,从而降低计算量并以此来提高Cache命中率。（2）针对Cache 一致性协议在片上网络系统中由于其协议中状态转换而引发的可靠性问题,以故障树模型作为基础对一致性协议进行故障分析,同时利用基于OBDD的k-端模型建立HCS片上网络结构的系统可靠性模型,从而分析了现有协议存在的可靠性问题并验证了 HCS片上网络结构的优势所在。（3）针对多核系统中任务调度存在竞争关系从而导致系统运行结果不正确的问题,以竞态条件作为基础研究任务并行运行时的不确定性,同时利用最大熵理论对任务进行优化来消除此种具有不确定性的竞态关系,最后通过实验验证此任务调度算法在系统执行时间、CPU利用率、吞吐量等方面具有较大优势。最后,基于本文所提出的技术与方法,开发一套片上多核系统如硬件协同设计验证平台,通过此平台可以为今后片上多核系统的整体系统设计提供解决方案。
二、嵌入式系统软硬件联合设计方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、嵌入式系统软硬件联合设计方法研究（论文提纲范文）
（1）基于图卷积网络的片上系统软硬件协同设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 SoC软硬件协同设计 |
| 1.2.2 图卷积网络 |
| 1.2.3 数字签名密码算法 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 章节安排 |
| 1.5 研究创新点 |
| 第二章 SoC软硬件协同设计和图神经网络 |
| 2.1 片上系统的组成与设计方法学 |
| 2.1.1 SoC集成模型 |
| 2.1.2 SoC设计方法学 |
| 2.2 软硬件协同设计流程 |
| 2.3 软硬件划分技术研究 |
| 2.3.1 问题描述及优化目标 |
| 2.3.2 基于精确算法的软硬件划分技术 |
| 2.3.3 基于启发式算法的软硬件划分技术 |
| 2.4 图神经网络架构研究 |
| 2.4.1 图卷积网络模型 |
| 2.4.2 GraphSage网络模型 |
| 2.4.3 图注意力网络模型 |
| 2.4.4 图神经网络模型对比及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于迁移学习和字典学习的任务分类研究 |
| 3.1 迁移学习与字典学习 |
| 3.1.1 迁移学习 |
| 3.1.2 字典学习 |
| 3.2 基于多任务迁移学习的字典学习模型 |
| 3.2.1 DMTTL模型描述与设计 |
| 3.2.2 DMTTL模型优化 |
| 3.2.3 多线程并行优化学习低维表示 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 数据集与对比方法 |
| 3.3.2 评估指标与参数设定 |
| 3.3.3 实验结果分析 |
| 3.4 特征提取与分析字典 |
| 3.4.1 子图特征提取 |
| 3.4.2 多视角分析字典 |
| 3.5 多视角字典学习的分类模型 |
| 3.5.1 基于PCA和LDA的图数据预处理 |
| 3.5.2 基于分析字典的特征提取 |
| 3.5.3 多视角SVM图分类模型构建与优化 |
| 3.5.4 软硬件划分结点分类模型构建 |
| 3.6 实验结果及分析 |
| 3.6.1 数据集与对比方法 |
| 3.6.2 评估指标与参数设定 |
| 3.6.3 实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于图卷积网络的软硬件划分模型研究 |
| 4.1 基于TGFF构建系统任务图 |
| 4.1.1 系统任务图的存储与表示 |
| 4.1.2 具有物理意义的任务图属性设定 |
| 4.1.3 基于TGFF的系统任务图生成 |
| 4.2 GCN软硬件划分模型设计 |
| 4.2.1 数据预处理与输入层设计 |
| 4.2.2 图卷积层设计 |
| 4.2.3 输出层设计 |
| 4.3 LSSP任务调度算法设计 |
| 4.3.1 静态优先级计算 |
| 4.3.2 任务分配规则设计 |
| 4.4 GCPS软硬件划分、调度模型设计与优化 |
| 4.4.1 GCPS模型优化与改进策略 |
| 4.4.2 预训练及GCPS算法实现 |
| 4.4.3 GCPS算法应用 |
| 4.5 实验结果及分析 |
| 4.5.1 实验平台及设定 |
| 4.5.2 实验评估指标 |
| 4.5.3 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 数字签名系统的软硬件协同设计研究 |
| 5.1 基于椭圆曲线的数字签名算法 |
| 5.1.1 ECC密码算法 |
| 5.1.2 ECDSA数字签名算法 |
| 5.2 ECDSA任务模型与系统框架构建分析 |
| 5.2.1 软硬件划分粒度选择 |
| 5.2.2 目标体系架构与任务模型设定 |
| 5.2.3 确定SoC系统架构 |
| 5.3 数字签名系统的软硬件划分 |
| 5.3.1 数字签名系统的任务图构建 |
| 5.3.2 ECDSA软硬件划分与调度 |
| 5.4 ECDSA SoC软硬件协同设计 |
| 5.4.1 ECDSA软件设计与优化 |
| 5.4.2 ECDSA核心硬件设计与优化 |
| 5.4.3 AHB-Lite总线接口设计 |
| 5.5 数字签名系统的软硬件协同验证 |
| 5.5.1 协同仿真验证流程设计 |
| 5.5.2 仿真工具与数字签名系统协同验证 |
| 5.6 实验结果及分析 |
| 5.6.1 实验平台及设定 |
| 5.6.2 实验评估指标 |
| 5.6.3 实验结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（2）基于FPGA的卷积神经网络软硬件协同设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于FPGA的CNN硬件加速器 |
| 1.2.2 基于FPGA的CNN软硬件协同设计 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本文结构安排 |
| 第2章 卷积神经网络和相关技术简介 |
| 2.1 卷积神经网络简介 |
| 2.1.1 卷积层 |
| 2.1.2 池化层 |
| 2.1.3 全连接层 |
| 2.2 ZYNQ嵌入式异构计算平台简介 |
| 2.3 软硬件协同设计简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于FPGA的CNN硬件设计方法 |
| 3.1 高层次综合工具Vivado HLS |
| 3.2 基于FPGA的CNN硬件设计方案 |
| 3.3 面向CNN的嵌入式系统软硬件执行时间不平衡分析 |
| 3.4 基于FPGA的CNN硬件复用设计 |
| 3.4.1 CNN层级结构相似性和硬件复用分析 |
| 3.4.2 CNN模型级结构相似性和硬件复用分析 |
| 3.5 基于FPGA的CNN软硬件执行时间平衡设计 |
| 3.5.1 CNN神经元层分组 |
| 3.5.2 设定加速等级并综合硬件 |
| 3.5.3 验证、优化与微调 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 系统软硬件协同设计与实现 |
| 4.1 系统抽象和软硬件划分 |
| 4.2 系统架构 |
| 4.3 PL端FPGA硬件设计 |
| 4.3.1 U-CM |
| 4.3.2 U-PM |
| 4.3.3 U-FCM |
| 4.3.4 DMA-RM,DDR-RM和MBRAM |
| 4.4 PS端ARM软件设计 |
| 4.4.1 源图像读取线程 |
| 4.4.2 CNN模型神经元层参数读取线程 |
| 4.4.3 CNN运行控制及结果显示线程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 系统测试与验证分析 |
| 5.1 系统FPGA硬件逻辑资源消耗量测试 |
| 5.2 系统软硬件执行时间平衡设计方法验证测试 |
| 5.3 系统准确率测试 |
| 5.4 系统软硬件执行时间平衡测试 |
| 5.5 系统功耗测试 |
| 5.6 系统级流水线性能测试 |
| 5.7 系统级能量效率测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文、专着和获得荣誉情况 |
| 致谢 |
（3）基于嵌入式软硬件协同设计的目标检测跟踪研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 目标检测跟踪以及属性识别算法研究现状 |
| 1.2.2 基于嵌入式软硬件系统的目标检测与跟踪研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容与结构安排 |
| 第2章 嵌入式实现检测跟踪算法的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于卷积神经网络的目标检测算法 |
| 2.2.1 两阶段目标检测算法 |
| 2.2.2 单阶段目标检测算法 |
| 2.3 基于核相关滤波的目标跟踪算法 |
| 2.3.1 KCF跟踪算法原理 |
| 2.3.2 KCF跟踪算法的缺点 |
| 2.4 目标的属性识别算法 |
| 2.4.1 基于传统特征的属性识别算法 |
| 2.4.2 基于多任务的深度学习属性识别算法 |
| 2.5 卷积神经网络的硬件加速 |
| 2.5.1 卷积神经网络并行性分析 |
| 2.5.2 卷积神经网络的硬件加速器选型 |
| 2.5.3 嵌入式软硬件系统中的FPGA加速器开发方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 融合属性识别的检测跟踪算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 算法流程 |
| 3.3 引入属性识别筛选易混淆目标 |
| 3.3.1 属性识别的网络结构设计 |
| 3.3.2 损失函数的设计 |
| 3.4 跟踪有效性检测机制 |
| 3.5 防漏检策略的设计 |
| 3.5.1 HOG特征的局限性 |
| 3.5.2 KCF跟踪算法的多特征融合设计 |
| 3.6 实验结果与分析 |
| 3.6.1 SSD目标检测实验结果与分析 |
| 3.6.2 属性识别实验结果与分析 |
| 3.6.3 算法整体实验结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 嵌入式软硬件协同设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 软硬件系统整体结构 |
| 4.3 软件系统设计与实现 |
| 4.4 硬件加速模块的设计与实现 |
| 4.4.1 DPU的硬件实现 |
| 4.4.2 网络模型的量化与部署 |
| 4.5 系统调试与实验结果分析 |
| 4.5.1 搭建Zynq So C的软硬件系统 |
| 4.5.2 模型量化实验分析 |
| 4.5.3 系统资源占用及运行速度分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 CPS及可信计算等相关概念 |
| 1.2.1 CPS概念 |
| 1.2.2 CPS服务特征及设计需求 |
| 1.2.3 可信性概念 |
| 1.2.4 可信的自管理CPS |
| 1.2.5 模型驱动工程 |
| 1.2.6 运行时建模技术 |
| 1.3 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.3.1 CPS模型及分析工具研究 |
| 1.3.2 自管理决策及其可信性研究 |
| 1.3.3 不确定性问题和决策差异化研究 |
| 1.3.4 CPS集成技术研究 |
| 1.3.5 CPS国内外研究现状小结 |
| 1.4 自管理模式分析 |
| 1.4.1 SCPS自管理模式 |
| 1.4.2 自管理误差源和故障源 |
| 1.5 论文主要研究内容和章节结构 |
| 1.5.1 论文主要研究内容 |
| 1.5.2 研究内容之间的关系 |
| 第2章 一体化SCPS可组合元模型设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SCPS系统建模现状 |
| 2.2.1 SCPS子系统模型 |
| 2.2.2 可组合性定义 |
| 2.2.3 可组合性的相关研究 |
| 2.3 Actor及其组合模型 |
| 2.3.1 可组合时限可写actor模型 |
| 2.3.2 Actor组合交互模型 |
| 2.4 基于合约的决策任务表示规范 |
| 2.4.1 集成控制流和数据流的决策任务模型 |
| 2.4.2 合约-建议-决策规范 |
| 2.4.3 Actor活动组合模式及约束 |
| 2.4.4 Actor活动组合性质 |
| 2.4.5 基于actor元模型的事件推断及决策组织 |
| 2.5 Actor模型可组合性 |
| 2.5.1 功能可组合性 |
| 2.5.2 Actor需求和属性可组合性 |
| 2.5.3 Actor组合约束 |
| 2.5.4 失效模式的actor可组合性 |
| 2.6 合约可组合性及决策的合并约束 |
| 2.7 Actor元模型应用示例 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 面向SCPS的模型驱动工程方法和架构-策略协同验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 面向SCPS的模型驱动工程方法 |
| 3.2.1 面向SCPS的模型驱动工程研究现状 |
| 3.2.2 AADL语言和工具简介 |
| 3.2.3 基于AADL面向SCPS的模型驱动工程方法 |
| 3.2.4 Actor元模型和AADL语言描述规则转化 |
| 3.2.5 基于模型驱动工程方法的actor模型可信性分析 |
| 3.3 Actor子系统元模型实现和集成 |
| 3.3.1 AADL软硬件库 |
| 3.3.2 Actor元模型实现 |
| 3.3.3 基于Actor的软硬件协同设计模型 |
| 3.4 SCPS嵌入式子系统软硬协同验证 |
| 3.4.1 基于Actor元模型的设计验证原理 |
| 3.4.2 多actor的嵌入式子系统验证 |
| 3.4.3 子系统可信性的软硬件协同验证 |
| 3.5 架构设计及架构-策略协同验证 |
| 3.5.1 中心式静态控制策略方案 |
| 3.5.2 去中心架构中心化管理方案 |
| 3.5.3 完全去中心化管理方案 |
| 3.5.4 简单分层-去中心方案 |
| 3.5.5 带检查点的分层-去中心方案 |
| 3.5.6 架构-策略协同仿真 |
| 3.6 感知误差对决策可靠性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于合约的SCPS自管理决策多目标渐进优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自适应反馈循环模式及协作 |
| 4.2.1 通用的自适应反馈循环模式 |
| 4.2.2 前瞻性决策中各反馈循环间的协作 |
| 4.3 运行时自适应的可组合合约 |
| 4.3.1 当前中心式和去中心式自管理方案的不足 |
| 4.3.2 运行时可改进的合约-决策方案 |
| 4.4 基于运行时建模的合约渐进优化 |
| 4.4.1 合约-决策细化问题形式化 |
| 4.4.2 合约的可实施性检测 |
| 4.4.3 基于改进NSGA-II的建议优化 |
| 4.4.4 建议时序约束设置和建议分解 |
| 4.5 去中心式决策运行时优化及补救性恢复 |
| 4.5.1 活动等待时间修正和截止时间对齐 |
| 4.5.2 运行时可靠性修正 |
| 4.5.3 运行时能耗优化 |
| 4.5.4 同步及时间误差消除 |
| 4.5.5 周期性子系统属性更新及反馈 |
| 4.6 合约-决策方案分析及仿真 |
| 4.6.1 建议优化复杂性和仿真分析 |
| 4.6.2 等待时间对稳定性影响分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 可信SCPS多角色可组合子系统方案与验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SCPS自适应架构设计及分析 |
| 5.2.1 分层决策-去中心化执行多角色自适应架构 |
| 5.2.2 自适应架构解耦控制管理逻辑 |
| 5.2.3 可配置自管理嵌入式子系统框架 |
| 5.2.4 自相似actor接口定义及优势 |
| 5.2.5 运行时可编程规范和复合actor的生成 |
| 5.3 基于相对时间的分布式时序可靠性保障 |
| 5.3.1 相对参考时间方案 |
| 5.3.2 相对时间方案中时钟误差消除 |
| 5.3.3 相对时间和绝对时间方案比较分析 |
| 5.4 面向AVR的轻量级可恢复容器设计 |
| 5.4.1 轻量级可恢复的容器设计 |
| 5.4.2 容器性能分析 |
| 5.4.3 容器的故障恢复能力测试 |
| 5.5 SCPS爆发性消息管理优化 |
| 5.6 本地子系统自愈方案设计 |
| 5.6.1 多层次一体化自愈措施 |
| 5.6.2 时间预估及自愈措施选择 |
| 5.6.3 运行时时序可信相关的组合方案 |
| 5.7 SCPS系统实测与分析 |
| 5.7.1 测试平台和相关配置 |
| 5.7.2 建议的多目标组合优化解集 |
| 5.7.3 实际系统可靠性和稳定性测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）基于UML的嵌入式系统系统级设计方法研究（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 基于UML的嵌入式系统设计探索 |
| 1.1 基于UML的嵌入式系统设计方案 |
| 1.2 基于UML的嵌入式系统设计验证 |
| 2 基于UML的嵌入式系统设计现状 |
| 2.1 嵌入式系统的设计现状与实现 |
| 2.2 基于UML的嵌入式系统设计步骤与过程 |
| 2.3 基于UML的嵌入式系统设计实现 |
| 3 基于UML的嵌入式系统系统级设计方法 |
| 4 结语 |
（6）嵌入式实时系统领域建模环境研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与成果 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 2 嵌入式实时系统领域建模相关技术 |
| 2.1 模型驱动技术 |
| 2.1.1 统一建模语言UML |
| 2.1.2 元对象设施(MOF) |
| 2.1.3 公共仓库元模型(CWM) |
| 2.1.4 XML元数据交换(XMI) |
| 2.1.5 UML Profile |
| 2.2 特定领域建模技术 |
| 2.3 领域元建模工具 |
| 2.4 Eclipse建模框架 |
| 2.4.1 EMF技术 |
| 2.4.2 GMF技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 嵌入式实时系统领域建模需求 |
| 3.1 嵌入式实时系统领域特性分析 |
| 3.2 嵌入式实时系统通用设计方法及设计流程 |
| 3.3 系统领域对象抽取 |
| 3.3.1 需求图 |
| 3.3.2 类图 |
| 3.3.3 对象图 |
| 3.3.4 状态图 |
| 3.3.5 活动图 |
| 3.3.6 序列图 |
| 3.3.7交互概要图 |
| 3.3.8 硬件图建模元素 |
| 3.3.9 分配图 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 嵌入式实时系统领域元建模技术 |
| 4.1 基于Ecore的系统元模型构建 |
| 4.1.1 需求图元模型 |
| 4.1.2 类图元模型 |
| 4.1.3 对象图元模型 |
| 4.1.4 状态图元模型 |
| 4.1.5 活动图元模型 |
| 4.1.6 序列图元模型 |
| 4.1.7 交互概要图元模型 |
| 4.1.8 硬件图元模型 |
| 4.1.9 分配图元模型 |
| 4.2 基于GMF的图形语法构建 |
| 4.2.1 构建图形模型 |
| 4.2.2 构建工具模型 |
| 4.2.3 构建映射模型 |
| 4.2.4 生成图形编辑器 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 嵌入式系统领域建模环境的应用验证 |
| 5.1 电话系统概述 |
| 5.2 系统建模过程 |
| 5.2.1 系统静态体系结构建模 |
| 5.2.2 系统动态交互行为建模 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（7）基于ZYNQ的图像采集处理系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 数字图像处理技术的发展现状 |
| 1.2.2 图像处理系统的发展现状 |
| 1.3 论文的组织结构 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第二章 关键技术和总体设计 |
| 2.1 系统需求 |
| 2.2 Zynq-7000 系列平台内部框架 |
| 2.3 关键技术和设计优势 |
| 2.3.1 AXI接口技术 |
| 2.3.2 软硬件协同设计 |
| 2.3.3 PL硬件加速和可重配置计算 |
| 2.3.4 高层次综合 |
| 2.4 系统总体设计 |
| 2.4.1 系统整体架构 |
| 2.4.2 系统硬件实现方案设计 |
| 2.4.3 系统软件实现方案设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 嵌入式图像处理算法研究 |
| 3.1 图像去噪算法的研究 |
| 3.1.1 图像噪声类型 |
| 3.1.2 图像滤波算法 |
| 3.2 图像分割 |
| 3.2.1 阈值分割 |
| 3.2.2 边缘检测 |
| 3.3 基于阈值分割的肤色检测算法 |
| 3.4 基于改进锐化算法的焊缝边缘检测方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于Vivado HLS的图像处理IP核设计 |
| 4.1 高层次综合 |
| 4.1.1 Vivado HLS工具简介 |
| 4.1.2 Vivado HLS视频库加速 |
| 4.1.3 HLS设计流程 |
| 4.2 数字图像处理算法的ip核实现 |
| 4.2.1 基于拉普拉斯的边缘检测算法实现 |
| 4.2.2 基于阈值分割的肤色检测算法实现 |
| 4.2.3 基于改进锐化算法的焊缝边缘检测实现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于Zynq的图像采集处理系统的实现 |
| 5.1 硬件平台集成设计实现 |
| 5.1.1 硬件平台设计流程 |
| 5.1.2 VDMA组件配置 |
| 5.1.3 图像采集控制模块 |
| 5.1.4 图像显示模块 |
| 5.1.5 片上系统集成 |
| 5.2 嵌入式软件平台设计实现 |
| 5.2.1 交叉编译环境的搭建 |
| 5.2.2 U-boot移植 |
| 5.2.3 Linux系统移植 |
| 5.2.4 设备树移植 |
| 5.2.5 Linux驱动程序移植 |
| 5.2.6 嵌入式应用软件设计 |
| 5.3 图像处理系统搭建及测试 |
| 5.3.1 系统环境搭建 |
| 5.3.2 测试结果对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 工作总结和展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）嵌入式系统安全可信运行环境研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 嵌入式系统的定义及发展趋势 |
| 1.1.2 嵌入式系统的安全威胁 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 智能终端安全增强技术 |
| 1.2.2 边缘计算安全架构 |
| 1.2.3 汽车电子安全规范 |
| 1.2.4 可信计算 |
| 1.2.5 可信运行环境 |
| 1.3 研究内容与意义 |
| 1.3.1 当前研究存在的问题 |
| 1.3.2 本文的主要研究内容 |
| 1.4 论文的内容结构 |
| 第二章 安全增强的可信运行环境架构研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 可信运行环境面临的安全挑战及应对措施 |
| 2.2.1 信任根与信任链 |
| 2.2.2 隔离性 |
| 2.2.3 操作系统安全缺陷 |
| 2.2.4 应对措施 |
| 2.3 可信引导 |
| 2.3.1 硬件架构 |
| 2.3.2 信任链的传递 |
| 2.4 安全增强的可信操作系统 |
| 2.5 具备主动防御能力的系统监控软件 |
| 2.6 实验情况 |
| 2.6.1 实验平台 |
| 2.6.2可信引导实验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 安全增强的可信操作系统内核研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.1.1 安全操作系统的设计 |
| 3.1.2 取-予模型 |
| 3.2 总体架构 |
| 3.3 系统安全模型 |
| 3.3.1 资源分配规则 |
| 3.3.2 权限修改规则 |
| 3.3.3 模型的形式化描述 |
| 3.4 地址空间管理 |
| 3.4.1 概述 |
| 3.4.2 虚拟地址空间的组织 |
| 3.5 访问控制机制 |
| 3.5.1 概述 |
| 3.5.2 权能 |
| 3.5.3 权能节点 |
| 3.5.4 权能空间 |
| 3.5.5 权能的寻址 |
| 3.5.6 系统调用 |
| 3.6 线程与调度 |
| 3.7 IPC机制 |
| 3.7.1 消息格式 |
| 3.7.2 消息传递过程 |
| 3.7.3 事件机制 |
| 3.8 实验情况 |
| 3.8.1 功能测试 |
| 3.8.2 性能测试 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 可信操作系统关键服务研究 |
| 4.1 根服务 |
| 4.1.1 内存管理 |
| 4.1.2 安全存储 |
| 4.1.3 组件管理 |
| 4.2 隔离性分析 |
| 4.2.1 隔离的定义 |
| 4.2.2 互连关系 |
| 4.2.3 隔离性的证明 |
| 4.3 系统服务的通用框架 |
| 4.4 NFC软件栈 |
| 4.4.1 概述 |
| 4.4.2 NFC软件栈总体架构 |
| 4.4.3 NFCC硬件抽象层 |
| 4.4.4 NFC服务模型层 |
| 4.5 密码服务与安全性验证 |
| 4.5.1 基本霍尔逻辑 |
| 4.5.2 密码软件安全性分析思路 |
| 4.5.3 安全性分析实例 |
| 4.6 神经网络可信计算服务 |
| 4.6.1 概述 |
| 4.6.2 可信计算服务的框架 |
| 4.6.3 矩阵乘法的校验 |
| 4.7 安全增强的可信操作系统评估 |
| 4.7.1 安全性评估 |
| 4.7.2 性能评估 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 基于可信运行环境构建系统级安全方案研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 入侵检测技术研究 |
| 5.2.1 入侵检测方法 |
| 5.2.2 入侵检测数据集 |
| 5.2.3 入侵检测评价指标 |
| 5.2.4 入侵检测系统框架 |
| 5.2.5 Linux入侵检测系统 |
| 5.3 轻量级实时网络入侵检测方法 |
| 5.3.1 概述 |
| 5.3.2 多次变异信息入侵检测 |
| 5.3.3 确定发生变异的网络数据主分量 |
| 5.3.4 基于主分量差分特性的变异信息入侵检测 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于可信运行环境实现通用操作系统安全加固 |
| 5.5 基于可信运行环境的入侵检测系统 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）基于嵌入式系统软硬件联合设计方法（论文提纲范文）
| 1 软硬件联合设计 |
| 1.1 软硬件联合设计的一般方法 |
| 1.2 软硬件联合设计方法的运用与发展 |
| 2 基于嵌入式系统软硬件联合设计开发——以SOPC系统为例 |
| 2.1 系统任务描述 |
| 2.2 系统软硬件划分 |
| 2.3 软硬件协同综合 |
| 2.4 软硬件联合仿真 |
| 3 结论 |
（10）片上多核系统软件特性及系统可靠性分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 片上多核系统技术现状 |
| 1.3 关键技术原理及其研究进展 |
| 1.3.1 嵌入式系统软件特性分析 |
| 1.3.2 多核Cache一致性协议分析 |
| 1.3.3 系统任务调度不确定性分析 |
| 1.4 主要问题及其研究内容 |
| 1.5 本论文的章节安排 |
| 第二章 相关基础知识及技术原理 |
| 2.1 相关数学基础 |
| 2.1.1 集合与有限状态机 |
| 2.1.2 马尔可夫链模型 |
| 2.1.3 随机抽样优化方法 |
| 2.2 软件特性分析方法 |
| 2.2.1 进程代数理论 |
| 2.2.2 符号逻辑方法 |
| 2.2.3 行为计算方法 |
| 2.3 多核系统可靠性技术 |
| 2.3.1 片上多核系统设计原理 |
| 2.3.2 Cache一致性协议介绍 |
| 2.3.3 系统可靠性分析方法 |
| 2.4 系统任务调度原理 |
| 2.4.1 不确定性原理 |
| 2.4.2 竞态条件模型 |
| 2.4.3 系统任务调度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 程序特性分析方法及DR-Cache应用技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 软件行为特性模型的构建 |
| 3.2.1 基于指令的状态机模型 |
| 3.2.2 马尔科夫进程代数模型 |
| 3.3 DR-Cache资源最优评估方法 |
| 3.3.1 DR-Cache模型原理 |
| 3.3.2 SBF特征提取方法 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多核Cache一致性协议及其系统可靠性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多核Cache一致性原理 |
| 4.2.1 多核系统结构模型 |
| 4.2.2 缓存一致性协议 |
| 4.3 HCS架构下系统可靠性 |
| 4.3.1 瞬时状态故障分析 |
| 4.3.2 2-端可靠性函数 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 缓存一致性可靠性结果分析 |
| 4.4.2 HCS网络结构可靠性比较结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多核系统任务不确定性分析及其调度模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 竟态条件中的不确定性模型 |
| 5.2.1 事件序列的不确定性模型 |
| 5.2.2 竞态条件的不确定性模型 |
| 5.3 基于最大熵的任务调度算法 |
| 5.3.1 最大熵优化模型 |
| 5.3.2 任务调度算法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 竞态条件分析 |
| 5.4.2 任务调度性能比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 片上多核系统软硬件协同设计验证平台 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统设计方案 |
| 6.3 硬件架构验证平台 |
| 6.3.1 设计架构 |
| 6.3.2 结果验证 |
| 6.4 系统软件验证平台 |
| 6.4.1 设计架构 |
| 6.4.2 结果验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 工作总结及今后的研究方向 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 今后研究方向 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间参与的课题项目 |
| 致谢 |
四、嵌入式系统软硬件联合设计方法研究（论文参考文献）
- [1]基于图卷积网络的片上系统软硬件协同设计研究[D]. 郑欣. 广东工业大学, 2021(08)
- [2]基于FPGA的卷积神经网络软硬件协同设计与实现[D]. 王文杰. 华东师范大学, 2021
- [3]基于嵌入式软硬件协同设计的目标检测跟踪研究与实现[D]. 代冲. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [4]可信信息物理融合系统的架构设计及自管理优化策略研究[D]. 周鹏. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]基于UML的嵌入式系统系统级设计方法研究[J]. 安婧. 通讯世界, 2019(07)
- [6]嵌入式实时系统领域建模环境研究[D]. 于全. 西安理工大学, 2019(01)
- [7]基于ZYNQ的图像采集处理系统设计与实现[D]. 刘应盼. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [8]嵌入式系统安全可信运行环境研究[D]. 肖堃. 电子科技大学, 2019(01)
- [9]基于嵌入式系统软硬件联合设计方法[J]. 唐鸿彬,蒋川湘,徐方云. 电子技术与软件工程, 2018(23)
- [10]片上多核系统软件特性及系统可靠性分析研究[D]. 李思照. 厦门大学, 2018(07)