一、一个嵌入式系统动态电源管理方案(论文文献综述)
吴昊天[1](2021)在《嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究》文中认为几十年来,嵌入式系统一直是航空航天和国防、汽车、医疗设备、通信和工业自动化等行业的主要技术,是制造业数字化网络化智能化的基石。发展实时嵌入式系统软件技术,对我国工业领域实现自主可控具有重要意义。在新兴的工业4.0领域中,嵌入式系统更是占据了主要的战略地位。随着处理器体系结构的成熟,更强大计算能力的微处理器嵌入到系统和设备中,系统正在向信息化,智能化,网络化的方向发展,这使得系统的性能和规模呈指数级增长。尽管电池技术在寿命和体积上一直稳定改进,但发展速度仍然不及快速增长的功率需求,系统较高的能耗将影响系统的稳定性。另一方面,当微处理器工艺技术进入纳米级,更多的半导体元件集成到一个芯片上,处理器的噪声裕度越来越小,使得内部部件更容易受到瞬时错误的影响,导致运行故障。因此,能耗和可靠性成为新一代嵌入式系统设计必须重点考虑的问题。本文以嵌入式系统为研究对象,结合了实时调度理论、动态电压调节技术(DVS)、动态电源管理技术(DPM)和编译器技术对嵌入式系统的能耗优化和可靠性问题展开了研究。在嵌入式实时系统任务调度方面,研究了周期任务模型的低功耗调度算法和混合任务模型下的低功耗与可靠性协同优化调度算法。在嵌入式系统应用程序方面,利用编译器技术研究了一种轻量级的软错误检测方法和一种全面的软错误容错技术。本文研究均通过实验验证了的可行性及有效性。论文主要研究内容包含以下几个方面:第一,针对嵌入式实时系统周期任务模型,提出基于最早截止时限优先(EDF)的低功耗调度算法LPABOWSA。该调度算法使用了DVS和DPM技术,在离线阶段计算回收空闲利用率降低处理器速度,运行阶段根据任务的回收动态空闲时间,并按照就绪队列中任务的WCET比例来分配空闲时间,动态调整处理器速度以降低能耗。实验结果表明所提算法分别比DRA和ASTALPSA算法平均节省了约10.7%和4.6%的能耗。此外,本研究还针对关键速度策略可能会造成能耗增大的问题,提出一种基于平衡点的周期任务低功耗调度算法LPABOBF。该算法根据周期任务集的特点,充分回收了所有静态空闲时间与动态空闲时间。由于结合了DPM技术在适当时候关闭处理器,处理器切换存在开销,因此关键速度不一定是使得系统能耗最小的速度。当处理器速度小于关键速度时,LPABOBF算法根据平衡点来判断使用DVS处理器速度或者关键速度。实验结果表明,LPABOBF比现有的DRA算法节省8.9%~26.19%的能耗,比DSTRA算法节省约2.7%~13.98%的能耗。第二,针对嵌入式实时系统混合任务模型,提出低功耗与可靠性协同优化调度算法RLPMABC。使用DVS技术缩放的电源电压使得处理器更容易受到软错误的攻击,因此在低功耗技术中同时兼顾可靠性是必要的。RLPMABC算法利用常带宽服务器调度将非周期任务参与到周期任务的调度中,并充分考虑了可靠性因素。在降低处理器速度前,提前利用空闲时间为所执行的任务分配好备份任务。在离线阶段,根据空闲利用率提出两种启发式的策略:小利用率优先(SUF)和大利用率优先(LUF),来选择使用DVS技术的任务,并为任务分配备份任务。在运行阶段,充分回收周期任务和常带宽服务器的空闲时间,进一步为其他任务的分配备份任务和降低能耗。实验结果表明RLPMABC算法比NODVS-CBS算法节约能耗20.8%~54.6%,同时平均故障率约为其1.5%~11.8%。第三,针对嵌入式系统软错误检测技术的需求,提出一种轻量级软错误检测技术LEDRMT。嵌入式系统的可靠性往往是设计中最重要的考虑方面。瞬时错误(软错误)的发生可能导致程序产生不确定的运行结果。然而,基于备份任务的调度技术并不能检测出无症状的结果错误(SDC),该类错误会导致错误的运行结果,而不产生任何异常的表现。程序指令级的技术可以在编译器层面灵活地实现,并可以有效检测到SDC。基于编译器实现的冗余多线程(RMT)近年来被认为是一种有效的软错误检测技术。其原理为在两个处理器核心上同时运行复制域(SOR)中的程序代码的副本,在检测点处比较两个线程的相关结果值来检测错误。现有的编译器RMT软错误技术存在着错误覆盖率不足,或运行时间开销过大的问题。其中,时间开销主要来源于主线程与冗余线程之间的同步操作。本研究完全移除了现有技术中主线程对于冗余线程的等待操作,并重新设计了线程间的结果比较机制,增加了内存读指令的线程内复制,和内存写指令的线程内读取检查。软错误注入实验结果表明,相比最严格的RMT软错误检测技术,所提LEDRMT技术在不损失SDC覆盖率的前提下,降低了45.07%的运行时间开销。第四,针对嵌入式系统容错技术的需求,提出一种全面的软错误容错技术FERNANDO。软错误检测技术并不能在运行中对错误进行纠正,给后期的调试工作带来麻烦。完整的软错误容错技术需要包括软错误检测与软错误恢复。最新的软件RMT容错技术大部分基于结果值的多数投票机制。它们不能有效检测到内存指令中的错误。在最新的RMT技术FISHER中,在错误恢复过程中可能会造成失败的恢复。以上弱点均可导致SDC的发生。本研究基于编译器实现的RMT容错技术FERNANDO,包括在检测点处全寄存器值的错误检测机制,以及全系统状态的错误恢复机制,修补了错误检测以及恢复中的漏洞。软错误注入实验结果表明,相比最新的RMT容错技术FISHER,所提技术FERNANDO可以降低86.67%的SDC几率,并优化19.64%的执行时间开销。
陈林达[2](2020)在《可编程电源管理芯片数字部分设计和验证》文中进行了进一步梳理随着嵌入式设备种类和应用场景的不断丰富,嵌入式系统对电源管理的要求也变得日益严苛。PM26是一款可通过程序配置的电源管理系统级芯片,通过在片上运行电源管理程序,PM26可灵活地部署各类电源管理策略,实时地监控电源状态,缩短控制闭环的延时,实现嵌入式系统在各类不同的复杂应用场景中的电源管理功能。本论文根据可编程系统级电源管理芯片PM26的顶层架构和数字/模拟电路划分,设计并实现PM26的数字部分。论文的主要工作有:1、设计了PM26数字部分的组成结构、模块划分和工作原理,定义了各模块的功能,制定了PM26数字部分的模块设计和集成路线。2、完成了Buck电源控制器、I3C通信接口、时钟/复位模块、异常/中断控制器等PM26数字部分主要模块的RTL设计,通过统一的寄存器接口以及寄存器地址分配,将模块进行系统集成,构成完整的PM26的数字部分。系统集成完成之后,在数字部分顶层设计实现了系统上电/下电控制器,即完成电源管理系统的主状态机设计,实现了软硬件之间的桥梁。3、制定了PM26数字部分验证计划,确定芯片验证过程中需要覆盖的功能点,搭建验证平台对PM26数字部分中各关键模块和整个数字系统进行仿真和验证,并设计支持随机化激励的测试用例对PM26数字系统进行回归测试,完成覆盖率分析和验证收敛。目前,PM26已实现了芯片的流片与交付,并在芯片交付后持续进行缺陷和故障跟踪,已完成产品的优化和迭代。
朱家梁[3](2020)在《基于NB-IoT的热力监测系统设计与实现》文中研究指明自物联网概念提出以来,物联网及其相关技术不断飞速地发展。特别是低功耗窄带物联网领域(LPWAN),以NB-IoT为代表的技术推动着物联网技术深度应用。本文依据热力领域的实际需求,基于硬件系统的低功耗技术,综合设计并实现NB-IoT物联网系统,全文主要工作如下:首先,本文评估了基于NB-IoT技术的通信系统的性能,根据实际需求,依据NB-IoT模组和MCU提供的不同工作状态,在保证广域网环境信息传输的准确性和时效性基础上,设计并实现了基于NB-IoT技术的热力行业的物联网监测系统。其次,本文分析了动态功耗管理以及动态电压调节等低功耗技术,比较了多种应用场景下不同低功耗技术的性能。为增强系统实现,基于嵌入式实时操作系统优化了动态电源管理技术,并针对现实场景需求优化了系统流程,并通过实际硬件验证了低功耗系统性能。最后,本文解决了实际工程中存在的消息传递问题。基于系统的硬件设备实现了动态电源管理技术的低功耗解决方案,提出了物联网硬件设备的消息重传机制,实现了硬件设备数据高并发的消息处理方法,并进行了系统功能测试,验证了方案设计的有效性。
朱振华[4](2020)在《基于嵌入式Linux系统电源管理的优化》文中进行了进一步梳理本文介绍了嵌入式电源硬件系统,嵌入式Linux系统的高级电源管理系统,以及通过高级电源管理系统进行嵌入式系统的电源管理,嵌入式Linux系统的高级电源管理系统可以应对大部分的应用场景。但人们总是追求更加完善的方案,因此在本文后面介绍了动态电源管理系统,以更加智能的方式管理嵌入式系统的电源功耗。
王志楼[5](2019)在《林木参数监测多传感器集成及时空配准方法的研究》文中进行了进一步梳理针对目前林业信息采集及森林资源监测急需,研发三维激光扫描、CCD立体测量和林木健康检测等多传感器集成及其搭载技术,利用多源采集数据构建林木参数变化监测技术体系,形成移动式林木参数动态监测关键技术平台并进行试验示范,实现对林木参数(林木胸径、树高、冠幅、林分郁闭度、林分生物量等参数)的动态监测,促进林业信息数字化发展进程以及作业精准化和科学管理,为大区域森林资源动态监测提供技术和数据支持。本文首先研究分析了目前林业信息化采集的技术发展概况,根据目前林业信息化采集的需求,提出了一种结合嵌入式系统的特点,集成多种传感器来监测林木参数的技术,研发了一套林木参数监测多传感器集成系统。其次,就是以嵌入式系统为核心搭建了林木参数监测多传感器集成系统平台。本文从系统的硬件部分和软件部分两部分进行了设计实现,详细叙述了系统实现的方法和流程。在硬件方面,选用高性能的ARM9S3C2440A作为处理器,优化接口驱动电路和动态电源管理,从而降低了系统功耗,设计了相机曝光控制系统,有效提高相机曝光精度,引入GPS时间系统从计算机系统时钟和GPS时钟获取时间基准,实现异源数据时间基准统一,提高多传感器时间配准精度。在软件方面,以Linux为软件开发平台,对多传感器集成系统进行设计,通过内核裁剪和动态电压管理有效降低功耗,运用Qt开发了应用程序,降低了系统操作的复杂性,实现了人机友好界面。最后,对林木监测多传感器集成系统进行了实验验证。通过系统的验证表明,本文研发的林业监测多传感器集成系统可以实现林木的点云数据和图像数据的同步采集,并且实现了异源数据的时间统一,同时结合双目视觉技术,提高了林木点云数据和图像数据时空配准精度。
孙学凯[6](2019)在《基于嵌入式Linux的智能电源屏远动系统的研制》文中提出铁路电源屏为室内所有信号电子设备提供电源动力,是铁路信号控制系统最重要的设备之一。为了保证稳定可靠工作,电源屏的输入由Ⅰ路和Ⅱ路通过倒切并联提供。为了完成电源屏的两路输入的倒切,需要人工到设备现场通过按压切换按钮完成,这项简单的工作却消耗大量人力在路上,严重影响工作效率,大幅提供高了劳动成本。本文研制的铁路智能电源屏远动系统为这种现状提供了解决方案,对我国铁路的信息化建设具有一定现实意义。本文首先分析了电源屏的工作原理,在电源屏原有电路基础上设计了系统的整体方案;其次,选用ARM工业核心控模块作为嵌入式系统的逻辑核心控制单元,设计了系统外围功能电路,包括:启动配置电路、电源电路、以太网通信电路、串口调试电路等,完成了嵌入式硬件系统的设计;接着,选择Linux系统作为嵌入式的操作系统,编译了 Linux系统启动需要的Uboot,裁剪、编译了 Linux系统,并移植Linux系统到工控核心板,开发了系统用到的底层驱动程序,利用多线程编程技术开发了嵌入式系统的应用程序;然后,使用面向对象的编程语言C++、Microsoft Visual C++6.0开发环境及MFC开发框架,开发了与嵌入式系统交互的软件。最后,搭建实验平台对硬件、软件及系统整体功能进行了测试,对系统安全性和可靠性进行了分析。系统已经在铁路现场为多个车站提供了电源远程切换的服务并得到良好反馈,解决了铁路现场的实际困难。全文包含图49幅,表13个,参考文献38篇。
罗殊彦[7](2018)在《嵌入式系统智能控制能力度量与评价模型研究》文中研究指明机载计算机是飞机中最核心的部件,具有高可靠、高安全、高性能等特点。航空计算技术不断发展,对新一代机载计算机提出了更高的要求。美国率先研发了最新一代的机载计算机,提出了综合核心处理机(Integrated Core Processor,简称ICP)的概念,并成功将其应用于F-35等重要机型。ICP的出现标志着机载计算机正从过去的分立式、混合式、联合式结构向高度智能化、综合化、模块化方向发展。ICP采用了分区操作系统、异构多核处理、多类总线混合通信等多种新技术,使得传统的性能评价指标和能力度量方法无法满足当前系统评价要求,该发展趋势对系统性能评价方法、能力度量模型的研究提出了新的挑战。针对上述问题,本文在深入分析当前机载计算机及ICP特性的基础上,提出了一套多维度的嵌入式系统性能综合评价方法。该方法以嵌入式系统的智能控制能力评价作为重点,分析了影响其性能的各级指标,并提出了相应的评价方法和度量模型。本文主要研究内容及创新点如下:1)提出了一种基于灰色理论的五维度嵌入式系统性能综合评价方法。该方法从嵌入式系统的智能控制、网络互联、综合计算、安全防护和能耗控制五个方面考虑,采用多维、多级的方式评价系统性能,并通过雷达图展示评价结果,便于用户更好地对系统进行选型和优化。通过灰关联分析,解决了由于指标间关联度高,导致评价结果不精确的问题。此外,针对嵌入式系统智能控制能力评价,提出了一种基于离差智商的性能评价方法,以及基于相对能力曲线的性能评价模型,解决了对智能控制能力度量过程中,因指标得分上限不一致,导致评价结果难以统一度量的问题,并通过案例阐明了所提出评价方法的可行性与有效性。2)提出了一种基于GCM因子的异构多核处理单元间的动态通信策略,及其自适应能力评价方法。传统的异构多核处理单元的核间多采用静态通信策略,针对系统运行环境多变、资源有限、通信性能不稳定的问题,本文提出一种基于系统内存约束和时间约束的异构多核间动态通信策略模型,并引入通信粒度、通信缓存和消息传输机制影响因子(简称GCM因子),研究其对系统核间通信不同阶段的性能影响,以评价系统核间通信自适应能力。实验结果表明:相比不同参数配置下的静态通信策略,动态通信策略通过选择合理的GCM因子,优化了核间通信的传输效率,能使通信任务执行时间缩短5%-30%,动态通信策略具有较好的自适应性和平稳性。同时,所提出的系统核间通信策略自适应能力评价方法,能准确给出不同策略下的自适应性得分,使评价结果具有较高的综合性和适应性。3)设计并实现了一种动态周期执行时间(简称DCET)的分区任务调度算法,并提出相应的任务调度自寻优能力评价方法。在ARINC 653标准的约束下,针对分区任务调度的固定周期时间窗口,易导致空闲时间片剩余过多的问题,在确保任务优先级不出现反转的情况下,采用剩余时间片管理机制,计算每个分区在执行完本周期任务后的剩余时间片,实时动态规划该分区中任务执行顺序,提高处理器的利用率。通过对DCET算法的可调度性和实时性进行分析,提炼出构建系统任务调度自寻优能力的评价方法。实验结果表明:相比传统APS及其改进算法,DCET算法在平均任务切换时间上减少了0.015μm(约0.4%),平均任务执行时间上减少了2.585ms(约9.14%)。该评价方法的提出,能有效评价不同任务调度算法的自寻优能力。4)提出了一种基于Roofline模型的嵌入式系统能耗自调节机制,及相应的自调节能力评价方法。针对目前能耗控制技术种类繁多,且不同技术达到的节能效果无法统一度量的问题,提出了一种能耗自调节能力评价体系,涵盖平均节能率、性能损失率、能耗性能比、节能强度等关键指标,通过性能、能耗、节能强度绘制Roofline模型图,结合模型中的“屋顶线”、“脊点”等要素,衡量出不同能耗控制策略之间的关系。实验结果表明:DPM+DVS策略在单位能耗下所提供的计算能力更高,比不用节能策略降低了2.37%,比单一的DPM和DVS策略分别降低了3.8%和2.5%,且DVS策略在节能效果中占主要因素。该评价方法的提出,有效地将不同策略下的系统能耗与性能之间的关系进行量化分析,评价结果能正确地反映出系统能耗的自调节能力。
凌云[8](2017)在《嵌入式Linux系统电源管理的改进研究与实现》文中认为随着嵌入式Linux系统的广泛应用和不断发展,用户对其降低能源消耗和延长电池续航时间的要求也越来越高,嵌入式Linux系统的电源管理技术一直是开发嵌入式Linux设备的研究重点。目前针对这一领域的研究一般是对系统的各个组件进行电源管理,然而随着硬件技术的发展,对多核异构不对称处理器架构下的系统任务调度、处理器动态电源管理以及相关组件统筹管理技术的研究具有更重要的意义。本文深入分析了目前嵌入式Linux系统电源管理领域的各个技术,以及在CPU和设备两方面所存在的问题,分别从CPU调度和设备两方面实现电源管理技术的改进,主要做了三个方面的工作:(1)在CPU调度方面,从目前调度器和处理器动态电源管理互相独立、没有协调的问题入手,提出并实现了一种通过统筹任务调度和处理器工作电压及频率调整的有节能意识的调度器设计,达到降低处理器功耗的目的。这个设计以改进目前负载追踪算法为基础,从基于功耗成本对任务放置、负载均衡、与处理器工作电压及频率调整协同等几个方面对调度器进行了改进。通过将任务分配到功耗成本最低的处理器核或处理器核簇上,并根据处理器的负载情况调整其工作电压及频率来达到降低功耗的目的。(2)在设备动态电源管理方面,首先介绍了Runtime PM的设计思想和目标设备Atmel MXT1664触摸屏硬件特性对于动态电源管理的支持,然后从如何确定切换低功耗状态的时机问题入手,提出并实现了一种设备动态电源管理机制,用预测空闲时间的方法确定状态切换时机。通过减少频繁的进入和退出低功耗状态带来的开销,提高动态电源管理效率。(3)通过在高通MSM8996和APQ8074目标硬件平台上的测试,验证了具有节能意识的调度器设计在CPU空闲时间、高频运行状态时间的改进,设备动态电源管理设计在MXT1664触摸屏控制功耗上的提升。本文首先对嵌入式Linux系统电源管理领域相关文献进行综述,然后分析了现有研究存在的问题,接着从CPU调度和设备动态电源管理两方面提出了改进方案并进行了代码实现,最后通过在实际硬件平台上的测试数据验证了本文改进方案的有效性。
李成勇[9](2017)在《动态电源管理模式在嵌入式系统中的应用研究》文中研究说明使用嵌入式系统的睡眠/唤醒功能为系统设置空闲时隙,可以进行电源管理,以此为依据,设计出利用嵌入式系统中央处理器调频的动态电源管理模式,用负载在系统闲置时间的周期统计作为计算方法,控制器输出频率的调整以负载变化比例相应地进行频率变换,这种电源管理方案融入了动态理念,与系统实际运行需求相吻合,满足系统电能使用周期,既保证了系统稳定性,还降低了运行功耗。
谢岭[10](2017)在《基于ZYNQ-7000的动态电源管理研究》文中研究说明随着电子系统功能的增强以及电路集成度不断提高,电子系统的能量消耗也在迅速增加,而过高的功耗会影响到电子系统的使用寿命。因此为了提高电子系统可靠性,如何在保证系统性能的同时优化电子系统的功耗成为了设计者面临的关键问题。动态电源管理可以从不同层次对嵌入式系统的功耗进行优化,成为了嵌入式系统低功耗设计的热点。本文主要从系统级和体系结构级对嵌入式系统进行动态电源管理的研究,根据嵌入式系统不同的运行状态,分别采用结合动态频率调节技术的节能任务调度算法和动态功耗管理策略对系统功耗进行优化。本文的硬件平台为基于ZYNQ的嵌入式测控系统,文中对该平台划分了不同的低功耗工作模式,并建立了功耗管理模型。本文通过分析嵌入式系统执行任务过程中采用静态优先级调度算法和动态优先级算法的优缺点,在Linux系统中实现了算法复杂度低且性能较稳定的RM调度算法,并结合动态频率调节技术,对任务执行过程中的功耗进行优化。针对RM算法调度过程中具有相同优先级的任务可能无法及时公平地得到响应的弱点,本文设计了RM调度算法与时间片轮转调度算法相结合的改进算法,有效降低了任务的平均周转时间。当系统暂时没有任务处于就绪队列时,Linux系统会执行空闲进程,进入空闲模式。由于频繁地模式切换会产生额外的能量消耗,针对这一情况,本文通过对Linux内核中功耗管理模块的研究与修改,设计并实现了采用双超时阈值Timeout算法的动态功耗管理策略,两个超时阈值的设定是为了根据空闲时间的长度来控制系统的正常工作模式跟空闲模式和休眠模式之间切换的时机,在硬件平台测试中表明改进的动态功耗管理策略使得系统模式切换次数有所降低。在测试中表明本文设计的动态电源管理方案能够在保证系统性能的同时,有效降低系统的功耗。
二、一个嵌入式系统动态电源管理方案(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、一个嵌入式系统动态电源管理方案(论文提纲范文)
(1)嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状分析 |
1.2.1 嵌入式系统与工业化 |
1.2.2 嵌入式系统的低功耗需求 |
1.2.3 嵌入式系统的可靠性需求 |
1.3 嵌入式系统的主要结构 |
1.4 论文的研究内容 |
第2章 嵌入式系统理论 |
2.1 嵌入式系统的发展 |
2.2 嵌入式系统实时调度原理 |
2.3 面向嵌入式实时系统的低功耗技术原理 |
2.4 面向嵌入式系统的可靠性技术原理 |
2.5 本章小结 |
第3章 周期任务模型的低功耗调度算法 |
3.1 相关研究 |
3.2 系统模型 |
3.2.1 任务模型 |
3.2.2 功耗模型 |
3.3 基于WCET比例空闲时间分配的周期任务低功耗调度算法 |
3.3.1 研究动机 |
3.3.2 LPABOWSA算法 |
3.3.3 LPABOWSA算法实例分析 |
3.3.4 实验与分析 |
3.4 基于平衡点的周期任务低功耗调度算法 |
3.4.1 研究动机 |
3.4.2 LPABOBF算法 |
3.4.3 实验与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 混合任务模型的低功耗与可靠性协同优化调度算法 |
4.1 相关研究 |
4.2 系统模型 |
4.2.1 任务模型 |
4.2.2 功耗模型 |
4.2.3 可靠性模型 |
4.2.4 常带宽服务器规则 |
4.3 RLPMABC算法 |
4.3.1 离线阶段 |
4.3.2 运行阶段 |
4.3.3 RLPMABC算法步骤 |
4.3.4 RLPMABC算法调度实例 |
4.4 实验与分析 |
4.4.1 能耗对比 |
4.4.2 平均出错率对比 |
4.4.3 能耗与非周期任务平均响应时间乘积对比 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于冗余多线程的轻量级软错误检测技术研究 |
5.1 相关研究 |
5.1.1 硬件中的软错误 |
5.1.2 基于RMT的软错误检测技术 |
5.2 研究动机 |
5.3 LEDRMT技术 |
5.3.1 复制域 |
5.3.2 内存操作指令 |
5.4 实验与验证 |
5.4.1 软错误注入 |
5.4.2 SDC覆盖率 |
5.4.3 性能开销 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于冗余多线程的软错误容错技术研究 |
6.1 相关研究 |
6.2 研究动机 |
6.3 FERNANDO特性 |
6.3.1 增强的错误检测 |
6.3.2 全面的错误恢复 |
6.3.3 不可恢复的错误 |
6.3.4 FERNANDO的实现细节 |
6.4 实验与验证 |
6.4.1 编译与环境 |
6.4.2 软错误注入 |
6.4.3 错误覆盖率 |
6.4.4 运行时间开销 |
6.5 结果讨论 |
6.6 本章小结 |
第7章 结束语 |
7.1 全文总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与科研成果 |
(2)可编程电源管理芯片数字部分设计和验证(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 论文的研究背景及研究意义 |
1.2 可编程系统级电源管理芯片的市场需求和应用分析 |
1.2.1 PMIC的市场需求 |
1.2.2 PMIC的应用分析 |
1.3 可编程系统级电源管理芯片的国内外研究发展现状 |
1.4 本论文的主要研究开发内容和组织结构 |
1.4.1 论文的主要研究开发内容 |
1.4.2 论文的结构和章节组织 |
第2章 可编程系统级电源管理芯片的设计架构和设计流程 |
2.1 系统级电源管理芯片PM26的设计考量 |
2.2 系统级电源管理芯片PM26的顶层架构 |
2.3 系统级电源管理芯片PM26的数字部分设计流程 |
2.4 系统级电源管理芯片PM26的应用参考电路 |
2.5 本章小结 |
第3章 可编程系统级电源管理芯片数字部分的结构设计 |
3.1 系统级电源管理芯片PM26设计的数字-模拟划分 |
3.2 系统级电源管理芯片PM26数字部分的结构设计和模块划分 |
3.3 系统级电源管理芯片PM26数字部分的模块设计和集成路线 |
3.4 本章小结 |
第4章 可编程系统级电源管理芯片数字部分的模块设计 |
4.1 Buck电源管理控制器设计 |
4.1.1 Buck控制器的工作原理 |
4.1.2 Buck控制器的设计规格定义 |
4.1.3 Buck控制器的接口信号定义 |
4.1.4 Buck控制器工作状态机设计 |
4.2 I3C接口模块设计 |
4.2.1 I3C接口功能描述 |
4.2.2 I3C接口(从机)的接口信号定义 |
4.2.3 I3C接口(从机)的结构设计 |
4.2.4 I3C接口(从机)的状态机控制单元设计 |
4.2.5 I3C接口(从机)时序描述 |
4.3 时钟/复位模块设计 |
4.3.1 时钟/复位模块接口信号定义 |
4.3.2 时钟/复位模块功能描述 |
4.3.3 时钟/复位模块设计 |
4.4 异常/中断控制器设计 |
4.4.1 异常/中断控制器功能描述 |
4.4.2 异常/中断控制器设计 |
4.5 PMIC数字部分的寄存器地址映射和系统集成 |
4.6 系统上电下电控制器设计 |
4.6.1 系统主状态机设计 |
4.6.2 系统上电下电时序描述 |
4.7 本章小结 |
第5章 模块仿真及系统验证 |
5.1 验证计划 |
5.2 验证平台的搭建 |
5.3 PM26数字部分的模块仿真 |
5.3.1 异常/中断控制器的功能仿真 |
5.3.2 Buck电源控制器DVS功能仿真 |
5.3.3 Buck电源控制器电压斜率控制功能仿真 |
5.3.4 时钟模块的功能仿真 |
5.4 PM26数字部分的系统验证 |
5.5 覆盖率分析与验证收敛 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
研究生期间竞赛获奖 |
表格 |
(3)基于NB-IoT的热力监测系统设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.2 论文研究内容 |
1.3 论文结构安排 |
第二章 低功耗物联网关键技术 |
2.1 NB-IoT通信技术 |
2.1.1 技术概述 |
2.1.2 低功耗技术 |
2.2 CoAP协议 |
2.2.1 CoAP协议概述 |
2.2.2 CoAP协议特点 |
2.3 功耗管理技术 |
2.3.1 动态电源管理技术 |
2.3.2 动态电压调节技术 |
2.3.3 备用支持技术 |
2.4 实时操作系统技术研究 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于NB-IOT的热力监测系统设计 |
3.1 系统架构设计 |
3.2 硬件设备选型 |
3.2.1 模组选型 |
3.2.2 MCU选型 |
3.2.3 传感器选型 |
3.2.4 硬件部分设计方案 |
3.3 实时操作系统的移植 |
3.3.1 μC/OS-Ⅲ系统的移植 |
3.3.2 系统任务管理及中断响应 |
3.4 基于DPM的低功耗解决方案设计 |
3.4.1 系统任务集合 |
3.4.2 系统模块化低功耗状态调节 |
3.4.3 动态电源管理解决方案 |
3.5 数据传输及处理 |
3.5.1 数据上报 |
3.5.2 命令下达 |
3.5.3 数据重传设计 |
3.5.4 消息处理设计 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于NB-IOT的热力监测系统实现 |
4.1 系统概述 |
4.2 设备端实现 |
4.2.1 温度监测设备 |
4.2.2 压力监测设备 |
4.2.3 流量监测设备 |
4.2.4 异常震动监测设备 |
4.3 基于DPM的低功耗解决方案实现 |
4.4 服务端实现 |
4.4.1 网关实现 |
4.4.2 服务端消息处理 |
4.5 系统验证 |
4.5.1 设备低功耗验证 |
4.5.2 数据重传验证 |
4.5.3 服务端消息处理验证 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文工作总结 |
5.2 进一步研究工作 |
参考文献 |
致谢 |
(4)基于嵌入式Linux系统电源管理的优化(论文提纲范文)
1 引言 |
2 嵌入式Linux系统高级电源管理技术 |
2.1 嵌入式外围设备中的电源管理 |
2.1.1 外围设备电源管理的实现策略 |
2.2 嵌入式处理器的电源管理 |
2.2.1 嵌入式处理器功耗控制 |
2.2.2 设置处理器空闲模式 |
2.2.3 设置处理器睡眠模式 |
3 嵌入式Linux系统动态电源管理 |
3.1 动态电源管理原理 |
3.2 嵌入式Linux系统动态管理电源功耗原理 |
3.3 嵌入式内核动态电源管理实现 |
4 总结 |
(5)林木参数监测多传感器集成及时空配准方法的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 林业信息化采集技术概述 |
1.3 林业信息化采集技术发展现状 |
1.3.1 国外研究状况 |
1.3.2 国内研究状况 |
1.4 其他相关技术在林业信息监测中的应用 |
1.5 林业信息监测技术研究的发展趋势 |
1.6 本文研究主要内容 |
2 林木参数监测多传感器集成系统概述 |
2.1 林木参数监测多传感器集成系统应用具有的性能和技术指标 |
2.2 系统传感器简介 |
2.3 嵌入式系统简介 |
2.3.1 嵌入式系统特点 |
2.3.2 嵌入式系统的基本组成 |
2.4 林业参数监测多传感器集成系统的总体结构和工作流程 |
2.4.1 系统的总体结构 |
2.4.2 系统的技术路线 |
2.5 本章小结 |
3 林业监测多传感器集成系统硬件设计 |
3.1 嵌入式硬件总体设计方案 |
3.2 供电电路设计 |
3.2.1 电压转换电路设计 |
3.2.2 防雷电路设计 |
3.3 控制器电路设计 |
3.3.1 FPGA电路设计 |
3.3.2 串口电路设计 |
3.3.3 曝光控制电路设计 |
3.3.4 TFT显示电路设计 |
3.3.5 外部SD存储电路设计 |
3.3.6 JTAG电路设计 |
3.3.7 以太网电路设计 |
3.4 低功耗电路设计 |
3.4.1 处理器选型 |
3.4.2 电源动态管理 |
3.4.3 驱动电路设计 |
3.5 PCB电路图设计 |
3.6 本章小结 |
4 林木参数监测多传感器集成系统软件设计 |
4.1 林木参数监测多传感器集成系统软件总体设计方案 |
4.2 嵌入式软件设计 |
4.2.1 软件平台的搭建 |
4.2.2 BootLoader移植 |
4.2.3 Linux内核移植 |
4.2.4 构建Linux文件系统 |
4.3 软件低功耗设计 |
4.3.1 Linux内核裁剪 |
4.3.2 动态电压调节 |
4.4 应用程序的设计 |
4.4.1 林木数据的采集 |
4.4.2 林木数据的存储和发送 |
4.5 林木监测多传感器集成系统上位机设计 |
4.5.1 Qt软件介绍 |
4.5.2 Qt界面设计 |
4.6 本章小结 |
5 林木参数监测多传感器集成系统测试与分析 |
5.1 多传感器空间同步的研究 |
5.1.1 相机空间坐标系的建立 |
5.1.2 相机坐标系与世界坐标系转换 |
5.1.3 激光扫描仪空间坐标系与采集平台坐标系转换 |
5.1.4 采集平台坐标系与世界坐标系转换 |
5.2 多传感器时间同步的研究 |
5.3 系统数据采集及其应用 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(6)基于嵌入式Linux的智能电源屏远动系统的研制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 概述 |
1.2.2 研究现状 |
1.3 研究目标及研究内容 |
1.4 本章小结 |
2 智能电源屏远动系统总体方案 |
2.1 系统总体方案 |
2.2 电源屏双路电源切换原理及改造 |
2.2.1 电源屏切换原理 |
2.2.2 远动系统接入电源屏 |
2.2.3 继电器、电源屏及控制设备的部署 |
2.3 嵌入式控制系统的设计 |
2.3.1 嵌入式硬件平台M6G2C |
2.3.2 嵌入式软件系统 |
2.4 本章小结 |
3 嵌入式硬件系统的设计与实现 |
3.1 启动配置电路和复位电路 |
3.1.1 启动配置电路 |
3.1.2 复位(看门狗)电路 |
3.2 电源电路 |
3.3 以太网通信电路 |
3.3.1 PHY芯片与网络变压器的选型 |
3.3.2 原理图的设计 |
3.4 驱动输出接口 |
3.4.1 脉冲变压器变换电路 |
3.4.2 脉冲变压器变换电路的分析 |
3.5 串口调试电路 |
3.6 USB接口电路 |
3.7 继电器状态监测电路 |
3.8 状态运行指示灯电路 |
3.9 控制设备的实现 |
3.10 本章小结 |
4 智能电源屏远动系统嵌入式软件设计 |
4.1 搭建交叉编译环境 |
4.2 嵌入式操作系统LINUX的移植 |
4.2.1 烧录工具简介 |
4.2.2 Bootloader移植 |
4.2.3 Linux内核的配置和移植 |
4.2.4 根文件系统移植 |
4.3 驱动程序的开发 |
4.4 安全通信模块开发 |
4.4.1 UDP通信帧设计 |
4.4.2 CRC校验算法 |
4.5 远动系统嵌入式程序开发 |
4.5.1 开发平台Eclipse简介 |
4.5.2 程序功能需求分析 |
4.5.3 程序多线程设计 |
4.5.4 配置文件管理模块开发 |
4.5.5 通信子线程开发 |
4.5.6 脉冲时序子线程开发 |
4.5.7 看门狗子线程开发 |
4.6 本章小结 |
5 智能电源屏远动系统交互控制软件设计 |
5.1 VC++6.0和面向对象编程 |
5.2 软件功能需求分析 |
5.3 软件功能设计 |
5.3.1 信息反馈显示模块 |
5.3.2 设备信息管理模块 |
5.3.3 电源切换管理模块 |
5.3.4 操作权限管理模块 |
5.3.5 操作记录管理模块 |
5.4 软件界面设计与功能模块的实现 |
5.4.1 软件主界面 |
5.4.2 车站管理界面 |
5.4.3 车站选择界面 |
5.4.4 操作记录管理界面 |
5.4.5 用户管理界面 |
5.7 本章小结 |
6 系统调试与功能验证 |
6.1 系统硬件测试 |
6.1.1 短路测试 |
6.1.2 硬件功能测试 |
6.2 系统整体测试 |
6.3 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 现场应用 |
7.3 系统展望 |
参考文献 |
图索引 |
表索引 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)嵌入式系统智能控制能力度量与评价模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 机载计算机技术与性能评价 |
1.1.2 嵌入式智能控制能力度量方法 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 嵌入式系统性能综合评价方法 |
1.2.2 嵌入式智能控制能力度量方法 |
1.3 研究内容与创新点 |
1.4 论文结构 |
第二章 嵌入式系统性能评价方法和能力度量模型研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于灰色理论的嵌入式系统五维度能力综合评价方法 |
2.2.1 系统架构和性能分析 |
2.2.2 五维度能力指标体系构建 |
2.2.3 基于灰色理论的五维度综合评价方法 |
2.3 基于离差智商计算的嵌入式系统智能控制能力评价方法 |
2.3.1 智能控制能力性能分析 |
2.3.2 智能控制能力指标体系构建 |
2.3.3 基于离差计算的智能控制能力评价方法 |
2.4 基于相对能力曲线的嵌入式系统智能控制能力度量模型 |
2.5 嵌入式系统智能控制能力度量案例分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于GSPN的锁步非相似系统自诊断能力评价方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于ICP系统的锁步处理器和非相似架构设计 |
3.2.1 处理器锁步机制设计 |
3.2.2 非相似结构设计 |
3.3 基于GSPN的系统自诊断模型 |
3.3.1 建模工具和建模流程 |
3.3.2 单通道锁步模型 |
3.3.3 锁步非相似系统模型 |
3.4 基于PAV方法的系统自诊断能力评价方法 |
3.5 案例分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于GCM因子的自适应核间通信策略及评价方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 异构核间通信过程和性能影响因子分析 |
4.2.1 核间通信流程 |
4.2.2 GCM影响因子 |
4.2.3 核间通信阶段传输模型 |
4.2.4 影响因子实验分析 |
4.3 基于动态通信策略的HMPU核间通信性能优化 |
4.3.1 动态通信策略自适应模型 |
4.3.2 动态通信策略实验分析 |
4.4 核间通信策略自适应能力评价方法 |
4.5 实验分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于DCET的系统自寻优任务调度算法及评价方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于ARINC653标准的分区系统架构设计 |
5.3 基于DCET的自寻优任务调度算法 |
5.3.1 自寻优任务调度模型 |
5.3.2 自寻优任务调度算法流程 |
5.3.3 可调度性和实时性分析 |
5.4 自寻优任务调度能力评价方法 |
5.5 实验分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 基于Roofline模型的能耗自调节机制及评价方法研究 |
6.1 引言 |
6.2 能耗自调节能力的指标体系 |
6.2.1 操作系统层能耗调节指标分析 |
6.2.2 硬件层能耗调节指标分析 |
6.2.3 能耗控制相关评价指标 |
6.3 基于Roofline模型的系统能耗与性能分析 |
6.3.1 Roofline模型分析流程 |
6.3.2 Roofline模型建模流程 |
6.4 系统能耗自调节能力评价方法 |
6.5 实验分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 不足与展望 |
参考文献 |
在学期间发表的学术论文 |
在学期间参加项目情况 |
致谢 |
(8)嵌入式Linux系统电源管理的改进研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
缩略语表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状 |
1.3 本文研究工作 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容与取得的成果 |
1.3.3 创新点 |
1.4 论文结构 |
1.5 本章小结 |
2 嵌入式Linux系统电源管理技术分析 |
2.1 嵌入式Linux系统电源管理研究综述 |
2.1.1 电源管理架构 |
2.1.2 静态电源管理 |
2.1.3 动态电源管理 |
2.2 嵌入式Linux系统电源管理的需求和存在问题 |
2.2.1 电源管理需求 |
2.2.2 存在的问题 |
2.3 本文的研究路线 |
2.3.1 有节能意识的调度器 |
2.3.2 设备动态电源管理 |
2.4 本章小结 |
3 嵌入式Linux系统电源管理方法的改进 |
3.1 一种有节能意识的调度器设计 |
3.1.1 负载追踪的改进 |
3.1.2 任务放置的改进 |
3.1.3 负载均衡的改进 |
3.1.4 与CPUFreq框架的协同 |
3.1.5 可调整参数 |
3.2 设备驱动的动态电源管理设计 |
3.2.1 Runtime PM设计思想 |
3.2.2 Atmel MXT1664 触摸屏控制器驱动的Runtime PM设计 |
3.2.3 设备进入低功耗状态时机的确定 |
3.3 本章小结 |
4 嵌入式Linux系统电源管理方法的实现 |
4.1 一种有节能意识的调度器的实现 |
4.1.1 update_task_demand()函数实现 |
4.1.2 update_history()函数实现 |
4.1.3 update_cpu_busy_time()函数实现 |
4.2 设备驱动的动态电源管理实现 |
4.2.1 MXT1664 驱动实现概述 |
4.2.2 Device tree配置数据 |
4.2.3 I2C Client驱动实现 |
4.3 本章小结 |
5 系统功耗测试 |
5.1 测试环境 |
5.2 测试方法和结果 |
5.2.1 有节能意识的调度器测试 |
5.2.2 设备动态电源管理测试 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士学位期间已发表或录用的学术论文 |
(9)动态电源管理模式在嵌入式系统中的应用研究(论文提纲范文)
引言 |
1 系统开发平台 |
2 实验开发环境 |
3 电源管理模块设计 |
3.1 功耗分析 |
3.2 系统设计 |
3.3 动态电源管理模型 |
结语 |
(10)基于ZYNQ-7000的动态电源管理研究(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 嵌入式系统任务调度 |
1.2.2 动态电压/频率调节 |
1.2.3 动态功耗管理研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 基于ZYNQ的系统平台设计 |
2.1 引言 |
2.2 设计分析 |
2.3 ZYNQ-7000 系统架构 |
2.4 外围硬件电路设计 |
2.4.1 供电电源模块 |
2.4.2 数据采集模块 |
2.5 Linux内核移植 |
2.6 系统中低功耗模式 |
2.6.1 频率调节框架 |
2.6.2 空闲模式 |
2.6.3 休眠模式 |
2.7 本章小结 |
第3章 结合DVS技术的任务调度算法 |
3.1 引言 |
3.2 任务调度策略 |
3.2.1 静态优先级任务调度算法 |
3.2.2 动态优先级任务调度算法 |
3.2.3 任务调度算法分析 |
3.3 Linux内核中的任务调度策略 |
3.4 基于DVS技术的RM调度算法实现 |
3.4.1 DVS技术的功耗模型 |
3.4.2 动态频率调节的实现 |
3.4.3 改进RM调度算法在内核的实现 |
3.5 本章小结 |
第4章 动态功耗管理算法分析与改进 |
4.1 引言 |
4.2 多模式管理功耗分析 |
4.3 动态功耗管理策略 |
4.3.1 超时策略 |
4.3.2 预测策略 |
4.3.3 随机策略 |
4.3.4 动态功耗管理算法分析 |
4.4 Linux中Timeout策略的实现 |
4.4.1 动态功耗管理架构设计 |
4.4.2 系统空闲模式实现 |
4.4.3 系统休眠模式实现 |
4.4.4 改进Timeout算法的实现 |
4.5 本章小结 |
第5章 系统测试与验证 |
5.1 引言 |
5.2 系统硬件测试 |
5.3 改进RM调度算法的性能测试 |
5.4 动态电源管理方案功耗测试 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
四、一个嵌入式系统动态电源管理方案(论文参考文献)
- [1]嵌入式系统的低功耗与可靠性技术研究[D]. 吴昊天. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2021(09)
- [2]可编程电源管理芯片数字部分设计和验证[D]. 陈林达. 杭州电子科技大学, 2020(01)
- [3]基于NB-IoT的热力监测系统设计与实现[D]. 朱家梁. 北京邮电大学, 2020(04)
- [4]基于嵌入式Linux系统电源管理的优化[J]. 朱振华. 电子技术与软件工程, 2020(03)
- [5]林木参数监测多传感器集成及时空配准方法的研究[D]. 王志楼. 东北林业大学, 2019(01)
- [6]基于嵌入式Linux的智能电源屏远动系统的研制[D]. 孙学凯. 北京交通大学, 2019(01)
- [7]嵌入式系统智能控制能力度量与评价模型研究[D]. 罗殊彦. 西北工业大学, 2018(04)
- [8]嵌入式Linux系统电源管理的改进研究与实现[D]. 凌云. 上海交通大学, 2017(01)
- [9]动态电源管理模式在嵌入式系统中的应用研究[J]. 李成勇. 单片机与嵌入式系统应用, 2017(11)
- [10]基于ZYNQ-7000的动态电源管理研究[D]. 谢岭. 哈尔滨工业大学, 2017(02)