软硬件混成系统与协同设计介绍

软硬件混成系统或嵌入式系统是用信息化带动工业化的关键技术,在各领域有着巨大应用需求。传统的计算机系统软、硬件各自开发的模式使得目标系统的资源优化不够,可靠性、安全性和实时性难以保障,开发周期和成本也受到很大的影响。在何积丰与Hoare C．A,R的统一程序设计理论基础上提出的软硬件混成系统与软硬件协同设计技术,针对上述问题给出了良好的解决途径。本文在回顾他们的关键工作后,描述了软硬件协同设计的关键技术和主要内容。接着介绍具有自主知识产权的“海神”软硬件协同设计平台：在获得用户需求规范后,设计开发者只需根据需求规范用高级语言实现需求阶段所提出的功能,分解器会将其自动分解为软件子系统和硬件子系统的描写并综合。从而提供了一种开发嵌入式系统的良好工具。     

高速脉冲超宽带系统和芯片设计

脉冲超宽带无线通信系统功耗低、复杂度低,但传输速率一般不高.本文提出高速脉冲超宽带无线通信系统方案,方案采用高速采样、低阶量化和数字处理技术,在保持较低的系统功耗和复杂度的条件下,实现了超过100 Mbps的脉冲超宽带无线信息传输.论文给出了系统方案、核心算法、芯片设计中的关键技术以及仿真结果.作为核心算法,提出的联合同步和信道估计算法具有低的复杂度,并易于实时实现.论文介绍了芯片设计中的数字基带芯片结构、接收机的状态转移和联合同步和信道估计算法的实现等关键技术.基于提出的方案,研制了数字基带芯片,其内核功耗小于100mW.采用研制的芯片,开发了试验系统,能够进行实时无线高清视频传输.对试验系统进行了实际测试,实测结果验证了该高速脉冲超宽带方案的有效性.     

数字电视条件接收系统的加扰算法芯片设计

简要介绍了DVB数字视频广播条件接收系统中通用加扰算法的原理。基于Altera公司StratixⅡ系列的FPGA,底层各模块采用硬件描述语言(Verilog HDL)进行描述,顶层采用原理图设计的方式,设计出采用DVB通用加扰算法的加扰器。利用Quar-tus Ⅱ7.2进行编译、仿真,从对编译及各模块的仿真结果分析,块加密模块与流加密模块的最高时钟频率分别达到229.89MHz与331.27MHz,达到了设计要求。最后在FPGA上测试表明:本设计可以应用于实际TS流的加扰。     

器官芯片的制备及生物医学工程应用

器官芯片是在体外构建疾病(或正常)模型的一种新兴技术,近几年受到科研工作者和医务人员的广泛关注.相比构建模型的传统方法,具有便携性、高通量、可模拟在体微环境等优势,在研究疾病的发病机理、筛选药物等方面有着广阔的应用前景.本文介绍了器官芯片的发展历程,综述了器官芯片的主要结构及材料,通过分析现有器官芯片的结构,认为高度集...     

集成微泵式微流控芯片的设计与测试

介绍了集成微型无阀泵的微流控芯片的结构及工作原理, 针对微型无阀泵进行了数学建模及系统仿真, 测试了集成化微泵的流动特性, 确定了基本控制参数, 并将仿真与试验结果进行了比较分析. 将集成化芯片进行了样品检验测试, 证明了微泵在微量化学检测过程中实现自动换样及清洗的功能及实用价值.     

MPP系统芯片体系结构技术的发展

首先讨论芯片体系结构的演变,然后,分析3种计算模式的MPP系统芯片体系结构,在此基础上,提出统一改变的阵列处理器体系结构,同时实现了数据并行算法与非数据并行算法编程的简单性、高效性与通用性.     

基于光诱导介电泳的微纳米生物粒子操纵平台关键技术

在分析介电泳的微纳米生物粒子操纵研究现状和存在问题基础上,研究了基于光诱导介电泳的微纳米生物粒子操纵的理论基础和建模仿真,给出了光诱导介电泳芯片在空间电场分布和不同高度介电泳力分布关系．在此基础上进行微操纵系统的核心部件——光电导层芯片的选材、制作工艺和性能分析测试,给出了悬浮液层分压和有效电压频谱关系图．最后,组合机器视觉检测与实时跟踪子系统,构建了基于光诱导介电泳的微纳米生物粒子操纵实验平台,完成了对微纳米生物粒子快速聚集、输运、分离等操纵实验,为建立以微流控芯片为基础的重大疾病的快速、准确、低成本的检测和早期诊断提供了基础．     

美科学家制成"芯片上的实验室"

美国得克萨斯农机大学的科学家近日说,他们成功地使微米尺寸的液滴悬浮在微磁体之间,并操纵液滴互相融合发生反应,制成了世界上最小的“化学实验室”。     

基于组织的网构软件程序设计语言及其实现

作为Internet环境下的一种新的软件形态,网构软件的自主性、协同性、适应性、演化性及柔性体系结构等特点对传统的程序设计模型、语言和支撑平台提出了一系列挑战．本文基于组织抽象和agent技术提出了支持网构软件构造的程序设计语言OragentL．首先,OragentL将软件agent作为网构软件中自主实体的抽象,并在这一层面设计和封装系统的自适应和自演化逻辑．其次,OragentL将组织、角色等组织抽象作为一级编程实体,提供了角色扮演、角色组合、角色演化、基于角色的交互、基于组织的自管理等机制为网构软件的动态性特点提供了显式的语言设施和机制支撑．我们设计了OragentL的语法和形式化操作语义,并开发了Oragentburg作为OragentL网构软件的运行时环境,支持0ragentL程序的开发、编译、部署和运行     

开放协同环境下网构软件的信任管理研究

网构软件的构建依赖于对开放协同环境中各种异构的、自治的软件服务实体间的有效协同.针对信任评估的主观性、模糊性以及无法精确地描述和验证等问题,提出适用于网构软件的信认评估算法.根据模糊数学理论,将软件实体X的信任程度以及各软件实体时被评估软件实体的各关键属性的评估进行模糊变换,得到即将参与协同的软件实体Y的信任向量,并根据实际对原软件实体X的各信任值向量化,最终得到对软件实体X的信任值.     

基于网络的可信软件大规模协同开发与演化

随着网络时代的来临,软件的开发模式、运行环境和提供方式发生了巨大变化.互联网作为一种开放的协同工作环境,其中孕育的大规模协同创作机理对软件开发和应用产生了深刻影响.如何将其与工业化可信软件生产相结合以提高软件生产效率和质量,是网络时代软件技术面临的新课题.本文提出汇聚群体智慧的可信软件开发新方法——群体化方法,该方法的核心是"群体协同、资源分享、运行监控、可信分析",支持创新软件作品向可信软件产品转化,支持软件的可信演化.提出一种基于证据的可信软件概念模型,将软件在开发阶段、分享阶段和应用阶段的基础数据作为软件的可信证据,并据此建立了软件演化过程模型;提出一种支持可信软件协同开发与演化的服务模型,支持软件创作与生产深度协同的可信软件社会化生产、开放有序的可信软件资源分享,以及基于海量数据分析的软件可信评估.最后以"十一五"国家高技术研究发展计划重点项目"高可信软件生产工具及集成环境"为背景,阐述了面向群体化方法的关键技术、开发环境和应用实践.     

采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托,研究了计算机虚拟仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施,大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性;发现了该采煤机截割部的薄弱环节,如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等;在仿真的基础上对壳体结构进行了改进,得到了优化的采煤机截割部传动机构,保证了截割过程的可靠性,对降低研发成本,节省研制时间,提高产品质量具较强的实用价值。     

一款用于多媒体处理的异构多核系统芯片的可测试性设计

随着集成电路工艺的发展,系统芯片（SoC）集成已成为超大规模集成电路的主流设计方法.SoC设计具有强调自顶向下设计、突出设计重用性、重视低功耗的特点,给集成电路的可测试性设计带来了严峻的挑战.本文针对一款用于多媒体处理的异构多核系统芯片DPU-m,提出了一套完整的可测试性设计方案,支持3种工作模式：功能模式、存储器内建自测试模式以及扫描测试模式,并进行了设计实现和评估.针对逻辑电路的可测试性设计,采用自顶向下的模块化设计思想,提出并实现了一种分布式与多路选择器相结合的测试访问机制,实验结果表明,DPU-m逻辑电路单固定型故障的测试覆盖率为98.58%,满足设计方要求;针对实速时延测试的需求,设计并实现了基于片上时钟生成器的时钟控制单元,可在片上支持不同时钟域、6种时钟频率的实速时延测试;针对存储器电路的自测试,设计并实现了串并行结合的存储器内建自测试结构,在最大测试功耗的约束下有效地减少了测试时间;进一步设计了顶层测试结果输出电路,满足了设计方要求的诊断分辨率,若以100 MHz的频率进行测试,测试时间为14 ms.     

基于单片机及USB接口数据采集系统的设计

从工程角度出发,介绍了一种数据采集存储系统的设计方法,采用单片机为微处理器,PHILIPS公司生产的PDIUSBD12为USB接口控制芯片,给出了该系统的电路硬件设计与软件的实现方法。解决了传统数据采集系统可靠性差、操作繁琐、采样速度低、成本高的缺点,可作为一种新型的数据采集存储系统。     

设计模式指导的软件分簇方法

程序理解是一个从计算机程序中获取知识信息的过程,其主要目的是获取软件的各种有关知识以理解开发者的意图,从而支持针对现有或遗产软件系统进行软件评审、错误定位、反向工程、再工程、迁移、维护和复用等软件工程实践.本文提出一种设计模式指导的分簇方法,该方法采用程序中蕴涵的设计模式信息指导开源软件的分簇,运用"分而治之"的策略辅助程序开发者和维护人员快速、方便地理解代码.首先,采用设计模式检测技术从程序代码中抽取设计模式信息;然后,基于设计模式中角色间的相互关系,利用检测出的设计模式信息指导分簇;最后,对分簇结果可视化,以辅助程序理解.基于以上研究工作,开发了原型工具TasteJ并进行了实例研究,设计并实现了以人工为基准的实验来检验本文提出的软件分簇方法,并通过7个软件分簇度量函数,从统计的角度将其与现有主流软件分簇方法进行分析和比较,实验结果显示出本文所提方法的优势.     

飞行力学设计的新思路

对于现代高性能飞行器而言,飞行力学是与各类学科紧密相关的纽带.为了要获得飞行器良好的总体性能,必须要有良好的飞行力学设计.对此,提出了一个飞行力学设计的新思路.为满足现代飞行器高的操纵性、稳定性、机动性、宽的速度应用范围（亚、超声速）等要求,采用发动机、进气道与弹体一体化设计,三通道协同控制以及主动控制等技术,导致了多类学科交叉耦合,使得单一学科分别设计的方法难以解决现代飞行力学设计问题,采用多学科设计优化（MDO）技术就成为现代飞行器设计的必然选择.     

基于创意拐点的计算机辅助草图设计技术

草图是设计师进行产品设计创新活动的重要载体.草图设计是设计师的脑、眼和手三者互动,设计思维和草图表达相互推进的过程;草图设计过程可以抽象为创意拐点图.为了对草图设计过程提供有效的支持,本文提出了一种基于创意拐点的计算机辅助草图设计技术.建立了基于草图行为识别的创意拐点规则推理模型,基于该模型来识别草图设计过程中的创意拐点,并通过对规则进行粗粒化来解决模型的过拟合问题.在此基础上,生成作为草图设计过程记录的创意拐点图,以记录创意过程,辅助设计师草图设计.最后构建了基于创意拐点的计算机辅助草图设计原型系统CASCP,并通过实验初步验证了创意拐点识别方法的有效性,给出应用CASCP完成的草图设计实例.     

基于DSM的产品协同开发流程优化方法研究

针对传统的按职能分工部门之间的壁垒造成产品开发过程中的信息传输迟滞,以及流程活动冗余造成的流程运行时间长的问题,从时间的维度进行产品开发活动的协同管理,建立流程活动间信息交互模型,以实现流程活动间信息传递的量化和无量纲化。根据流程活动间信息依赖关系,建立基于设计结构矩阵（Design Structure Matrix,DSM）的产品协同开发流程结构矩阵,用模糊聚类方法对流程进行优化,并建立了流程优化算法,通过实例验证该方法的可行性。     

掘进机新型液压油箱的设计与应用

液压油液的温升与污染是制约液压系统可靠性与液压元件寿命的关键。为了减小因油箱的设计缺陷而引起的油液污染速度快,温升高的问题,对EBZ230掘进机泵站闭式油箱进行改进设计。通过样机的应用与实验证明了这种新型的油箱系统能更有效地降低油液的污染速度与等级、更平稳更快速地冷却油液,对提高整机液压系统可靠性与稳定性有非常积极的意义。该油箱结构亦可应用于有着相似要求的液压设备中,具有较高的推广价值。