支持多核的嵌入式操作系统关键技术研究

以分析当前支持多核的操作系统需实现的关键技术为基础,从多核操作系统的引导和初始化、多核操作系统任务管理、多核中断、核间通信以及核间同步与互斥等方面具体分析、研究支持多核的嵌入式操作系统的实现机制,提出了一种多核领域操作系统关键技术的解决思路.     

基于AADL的多核体系设计与验证方法

通过建立模型来了解和预测多核体系的能力可有效避免在运用多核体系开发的后期出现返工的局面。为此,提出基于AADL的多核体系设计与验证方法。在使用AADL组件的前提下,基于AADL扩展属性集提出多核体系设计方法,基于AADL附件子语言提出多核体系验证方法。以腾锐D2000这一典型的通用8核处理器为实验对象,在开源建模环境OSATE中对所提出的基于AADL的多核体系设计与验证方法予以实验检验。实验结果表明所提出的基于AADL的多核体系设计与验证方法有效。     

嵌入式多核操作系统确定性研究

为解决嵌入式多核操作系统确定性问题,详细阐述了计算确定性,重点分析了多核结构引入的不确定性问题。通过研究嵌入式多核操作系统的结构,从共享存储的确定性访问、确定性任务调度、确定性通信等方面提出了解决多核结构带来的不确定性问题的方法。     

基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂,飞机对机载计算机的计算力和功耗比要求不断提升,这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备的深入应用,随之而来的是运行其上的软件复杂度急剧上升,面向应用的航电系统设计面临挑战。多核处理器平台由于需要面对并行、指令乱序、资源共享冲突等问题,而目前国内大多数机载嵌入式软件和驱动仍然是基于单核处理器设计和实现的,影响最大的是在机载嵌入式实时操作系统环境下的驱动软件,因此需要充分考虑多核带来的各方面影响,尤其是需要兼顾共享内存等资源的使用冲突和实时高效要求。本文结合机载航电多核处理平台的特点,提出了一种基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法,并基于该方法设计了FC总线驱动和MBI总线驱动,项目应用结果表明,设计的驱动程序在多核处理器平台上数据传输正确,验证了方法的正确性和有效性。     

一种多核分区操作系统的绑定组调度方法

伴随机载计算平台对算力提升的显著需求,综合化模块化航空电子系统(IMA)采用多核处理器和相应的多核分区操作系统成为必然趋势,从而对目前仅适用于单核处理模式的多分区调度算法产生了进一步的能力扩展需求。面向多核处理的多分区调度算法需要在发挥多核处理效能的同时,继续维持机载安全关键系统的实时性和确定性特征。为此,提出一种基于...     

航空电子系统中应用多核处理器的挑战分析

作为嵌入式计算的一种,航空电子系统中的处理器具有强实时性、高确定性、高安全性的特征。因此,同其他嵌入式系统相比,在航空电子系统中应用多核处理器面临更多的挑战。针对多核处理器基本的软硬件架构,对挑战产生的原因进行了简要的分析,指出了在航空电子系统中应用多核处理器需要解决的问题。     

航空电子领域虚拟化技术应用研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂,飞机对机载设备的计算力和功耗比要求不断提升,这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备中的深入应用,随之而来的是运行的软件复杂度急剧上升。随着商用领域嵌入式虚拟化的出现,如何将该技术更有效的应用到航空电子领域,成为必须要研究的课题。本文结合航空电子本身的特点,概述航空电子多核处理器平台上嵌入式虚拟化的特征及应用思路,为航空电子领域虚拟化的技术研究提供参考。     

一种多核实时图像处理模块设计与实现

实时图像处理能力是嵌入式系统中影响系统性能的核心因素.为充分挖掘多核DSP性能,从计算机系统结构的角度出发,开展对多核DSP实时图像处理体系结构的研究,设计了一种基于TMS320 C6678的实时图像处理模块.采用FPGA进行实时图像的采集和缓存,利用四线RapidIO高速接口完成FPGA与DSP之间的数据传输,并设计了四级图像缓冲流水处理结构,实现了图像采集、缓存、处理和发送的并行进行.设计了一套基于数据块共享的实时图像处理多核协同处理机制,可以充分利用C6678八个核的优势,实现对图像的实时处理.     

基于多分区操作系统的多核确定性调度方法设计

为提高多分区操作系统环境下多核处理器的应用带来的操作系统任务调度的确定性,研究了多分环境下多核操作系统结构,从处理器核心和分区的资源分配和分区调度表的时间同步角度出发,采用了静态配置、处理器绑定和时间窗口调度方法,实现了处理器资源的确定性分配,解决了调度表之间的时间同步问题。测试结果表明,方法有效提高了分区环境下多核操作系统任务调度的确定性。     

嵌入式多核操作系统的形式化建模与验证

在安全关键系统中,核心基础软件的正确性尤其重要。任何的错误都可能导致整体系统失效,带来严重的后果,同时,安全关键软件要通过高等级国际安全认证标准,则必须使用形式化方法进行设计、建模和验证。调研嵌入式操作系统、编译器、文件系统、机载网络/总线的形式化验证案例,在此基础之上引出嵌入式多核操作系统形式化的问题;对嵌入式多核操作系统的时间确定性和功能正确性属性进行形式化建模和验证;并对全文进行总结。     

多芯线束压接拓扑与性能的分形几何关系

为建立微小型多芯线束压力连接器的芯线拓扑分布与其连接性能间的连接可靠性评价,以一种广泛使用的微型多芯线束连接器为研究对象,通过大量实验发现,多芯线束压接变形后的拓扑轮廓具有典型的分形特征;芯线变形截面的分形维数是其压接性能的一种度量,随着芯数的增加,芯线内部各素线的分布趋于稳定,线束的拓扑分布对其压接性能的影响逐渐减弱;即多芯线束压力连接后芯线的拓扑分布与其连接性能存在分形几何关系。此种分形几何关系的建立对基于实验和接触有限元解析结果的多芯线束压力连接器的性能评价具有较强的工程参考价值。     

TMS320C6678多核DSP的加载配置和实现方法

程序代码正确的固化加载运行是多核DSP应用的前提和基础.简要介绍了DSP的加载器和加载过程,阐述了多核处理器件的加载配置管理方法.以TI公司的多核DSP TMS320C6678为例,介绍了多核DSP的加载模式和流程,详细阐述了EMIF16的Nor FLASH加载实现方法,可以实现多核DSP软件的正确、可靠加载运行.     

基于多核DSP的多波形管理设计

在使用多核处理器进行航空电子系统综合化设计时,各波形供应商通常因为各种限制,难以进行波形功能深度综合,因此目前的综合化仅仅是处理资源集中放置,并未很好地发挥多核处理器的效能。本文基于TI公司多核DSP,设计了一种多波形管理框架,可以将多个无线电波形集中在一个多核DSP中灵活部署、运行并管理,充分发挥多核处理器运算能力,提高系统资源利用率。     

三角波信号波形参数的测量不确定度

通过使用波形测量手段和最小二乘直线拟合方法，对三角波信号的波峰、波谷、中值、幅度、频率、沿斜率、沿线性度、对称性等指标进行了精确评价，详细讨论了方法的实现过程以及有关技术问题，并对各项参数指标进行了不确定度分析。实验验证结果表明了该方法的有效性和实用性，该方法可应用到三角波信号源的性能指标评价中。     

机场飞行区资源调度问题研究(一)：基本概念与框架

世界航空运输系统的一体化、协同化和智能化发展对机场飞行区资源调度精细化管理和空中交通运行高效化管控提出了高要求。本文聚焦机场飞行区资源调度的基本概念与框架问题,是飞行区资源调度问题研究系列之一。从国际公约、理论研究和行业规范视角界定飞行区的基本概念,分析飞行区的一般运行过程和资源调度内涵。对飞行区资源调度体系涉及的理论方法、系统工具、管理机制等要素及逻辑关系进行系统总结。研究成果旨在为机场运行管理理论与应用的可持续发展提供科学指引。     

飞行器服役（作战）完整性的提出与发展

飞行器服役完整性（对于军用飞行器也称为作战完整性）更综合地表征了飞行器在服役（作战）使用过程中的质量特性。本文首先介绍了飞行器服役（作战）完整性概念的提出过程,讨论了飞行器服役（作战）完整性的基本内涵和基本特性,阐明了飞行器服役（作战）完整性是飞行器服役（作战）适用性与飞行器服役（作战）效能发挥的基础。然后介绍了飞行器服役（作战）完整性的三种表征参数：飞行器固有完好率、飞行器固有健康度、飞行器服役（作战）完整度,并梳理了飞行器服役（作战）完整性优化设计的基本方法。最后提出了飞行器服役（作战）完整性的控制原理,指出了飞行器服役（作战）完整性发展的基础、研究方法和目前我国航空航天领域急需研究和发展的方向。     

二维活塞航空燃油泵容积效率分析

提出了一种二维活塞燃油泵，该泵利用二维活塞的旋转运动将配流机构集成到活塞上，去除了传统柱塞泵独立的配流机构，简化了泵的结构、提升了泵的功率密度，而且由于主要运动机构采用了滚动轴承支撑，免除了滑动摩擦副及其产生的泄漏，提高了效率。对泵的容积效率进行理论分析和实验研究。结合泵的结构原理分析了造成容积损失的内泄、外泄及油液压缩性等3种主要原因；应用层流和紊流的缝隙流动基本理论推导出泄漏解析表达式，着重分析了不同配流开口形式产生的内泄漏；综合考虑油液压缩性和泄漏获得了容积效率数学模型。理论研究表明采用负开口配流形式可以有效减小内泄漏，定量分析了泄漏流量与负开口量的关系，同时利用Fluent进行配流过程中泵腔内的流场数值模拟，结果表明可以有效减小油液倒灌。为了验证理论分析的有效性，制作二维活塞燃油泵样机，以航空煤油为介质进行台架实验。样机实验结果表明在负载压力2 MPa，转速从1 000 r/min到5 000 r/min，容积效率从93.6%提升到98.1%；当转速为2 000 r/min，负载压力从1 MPa增大到5 MPa，容积效率从97.5%降低到92.3%。以现有的齿轮泵和柱塞泵相比容积效率显著提高，理论与实验的结果偏差在4%以内，表明理论分析的有效性和正确性。     

Power characteristics of a variable hydraulic transformer

The flow control of hydraulic transformers is a great challenge.To meet this challenge,a new kind of hydraulic transformer,variable hydraulic transformer(VHT),is proposed in this work.This paper focuses on the power characteristics of the newly proposed VHT,including instantaneous power,average power,power pulsation,and efficiency.In the analyses,the concepts of efficiency,input power,output power,starting angle,and ceasing angle are defined or redefined.To investigate the power characteristics,their models are derived by considering the governing factors such as the control angle of the swash plate and the structure of the port plate.This work highlights that the load flow can be adjusted by adjusting the control angle of the swash plate,and the power characteristics at the B-port produce a remarkable change.In addition,the VHT has a starting angle and a ceasing angle,and these two angles can be adjusted by the influencing factors.The results reveal that the power pulsation and the jump points of the instantaneous power are the primary causes of a less smooth work.Then,it is shown that the control angle of the port plate,the control angle of the swash plate,and the pressures at the ports are the three key elements for a stable operation.The results also reveal that the adjustment of the influencing factors can improve the efficiency.