一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现（推荐6篇）由网友“自强不吸”投稿提供，下面是小编收集整理的一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
篇1：一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现
一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现
摘要：将Petri网与VHDL结合，运用Petri网建立硬件系统模型，然后采用VHDL语言进行设计，最终下载到CPLD，成功地实现了整个硬件系统的逻辑控制器设计。关键词：Petri网 C／E模型 VHDL CPLD
Petri网是异步并发系统，没有人为的控制流，直观地表示了非确定性；且可以图形化的方式描述复杂的系统，并可运用数学工具进行分析。因此，其在软件系统的建模与仿真中得到广泛应用。Petri网自身具备的可运行性方便了系统形式化描述级的模拟，可以用于表达不同抽象级上的系统概念并清楚地描述整个系统的运作过程。笔者发现Petri网的应用目前仅局限于软件系统的设计，例如网络协议、物流管理等，而在硬件系统中却很少涉足。硬件系统随着功能的日益增强，其功能描述也越来越复杂。基于硬件系统描述的VHDL语言以其强大的硬件描述能力，已被广大科研工作者所采用。VHDL语言也适用于描述异步并发系统，因此可与Petri网建立的模型联系起来。
本文采用自顶向下与层次分析相结合的设计方法?用Petri网的一个子类C／E系统（条件／事件系统）对视频输入卡的逻辑控制器建立模型。针对控制器C／E模型中关心和需要观察的变量，确定VHDL描述的实体和端口，由C／E系统网的拓扑结构确定条件和事件间的逻辑关系，构造VHDL语言中的结构体。采用EDA开发工具MAX＋PLUS II进行代码设计，逻辑综合，并对设计进行仿真，最后下载到CPLD，验证了逻辑控制器设计的正确性。
图1 视频输入卡结构框图
1 应用背景及控制器功能要求
图1为某一视频输入卡结构框图。前端视频信号经过解码、缓冲后，将数据送入DSP处理。其中由逻辑控制器协调各部分之间的运作。从图1中可以看出，逻辑控制器与视频切换、视频解码、视频数据缓存以及DSP等部分存在联系，归纳起来需要完成五个基本功能：视频通道切换控制；插入行标志信息；FIFO的初始化操作；写FIFO；读FIFO。
要完成上述五个基本功能，必须保证每个功能与另一功能之间不存在冲突，但允许存在并发行为，同时它们之间的逻辑顺序应保持一致。因此需要一个主控模块协调各部分的操作。各功能部分之间的逻辑关系比较复杂，涉及到图像数据的行同步以及场同步等问题，一旦出错，则接收的就不是有效的图像数据，后续工作也不能正常进行。为此，首先建立Petri网模型，并运用数学工具进行分析，最后采用VHDL语言实现。
2 控制器Petri网模型
应用Petri网的一个子类C／E建立视频输入卡的'逻辑控制器模型。控制器实现的五大功能，在满足各自条件的情况下，能够正确地完成相关操作。如果将每个功能展开进行Petri网模型设计，将会使整个C／E系统的节点过多。节点一多，则不易分析其性质和计算它的可达树、不变量等参数。Petri网特有的直观易懂、适于交流的图形表示也就失去了意义。采用层次分析的方法，首先在顶层根据各功能要求建立一个Petri网模型，然后在各个模块内部建立更详细的子模型。鉴于顶层和底层的分析方法类似，只将顶层模型展开讨论。网络的一些动态特性，如库所与变迁的含义如表1所示。
表1 库所和变迁的含义
库 所含 义变 迁含 义P1初始化FIFO有效T0系统开始（sysSTART）P2初始化FIFO结束T1通道切换P3插入行属性结束T2初始化FIFOP4读FIFO有效T3插入行属性标志P5通道切换有能T4写FIFOP6VREF=0T5读FIFO奇场数据P7插入行属性标志有效T6场开始P8写FIFO有效T7场同步P9RST0=0T8行开始P10HREF=0T9行同步P11VREF=1T0行有效P12HREF=1T11读取FIFO偶场数据P13RST0=1 P14偶场结束逻辑控制器顶层Petri网模型如图2所示。该模型是一个基本网系统，其状态元素称为条件，变迁元素称为事件。事件的发生改变条件的状态（成真与否），引起信息在网上的流动?1?。由条件和事件组成的有向网通常表现为三元组（B，E；F），其中B为条件集，E为事件集。同时该模型还满足如下条件：
・（B，E；F）为简单网；
・B中每个条件都有机会成真，也有机会成假；
・E中每个事件都有机会发生；
・由初始情态ci导出的可达情态集是完全可到达关系R下的等价类。
因此，该模型还是一个C／E系统。在Petri网仿真软件Visual Object Net＋＋中进行仿真测试，结果表明该模型能很好地描述控制器各部分之间的逻辑关系。
(本网网收集整理)
3 VHDL程序的基本单元设计
CPLD（复杂可编程逻辑器件）是处于并行工作方式的基本电路单元构成的高速、大规模集成器件，可作为一种并发系统模型与Petri网建立联系。VHDL作为一种硬件描述语言，支持行为描述、数据流描述和结构化描述等多种描述方法，可以用并行和顺序多种语句方式描述实际的系统，并可采用VHDL的并行语句描述C／E系统中条件／事件间的并发关系，用VHDL的顺序语句描述条件／事件间的顺序约束机制，为解决C／E系统中的有效冲突提供了可行的方法。
VHDL语言程序设计的基本单元称为一个基本设计实体，其主要由实体说明（entity declaration）和构造体（architecture body）两部分构成。实体说明部分规定了设计单元的输入输出接口信号或引脚。根据该控制器的C／E系统中关心和需观察的变量选择系统的输入和输出信号，以确定基本设计单元的实体及其端口。在控制器的C／E系统模型中，因为事件驱动条件是变化的，所以将发生的事件作为设计实体的输入信号，系统条件作为实体的输出信号。同时，为实体设计一个输入端口sysSTART，使系统上电复位。当sysSTART触发时赋予系统初始标识，系统资源（Token）流动使能。下面是具体的VHDL实体描述。
LIBRARY IEEE?
USE IEEE．STD＿LOGIC＿1164．ALL?
……?其它库?
ENTITY MainCtrl IS
PORT?sysSTART： IN 数据类型?
事件：IN数据类型?
条件：OUT数据类型??
END MainCtrl IS?
构造体部分定义了设计单元的具体构造和操作（行为）。C／E系统模型的拓扑结构直观地表达了条件和事件间的约束机制。这种约束机制映射为控制器内部各模块之间的逻辑关系。根据控制器C／E系统模型的特点，可采用多进程结构描述C／E系统。进程内部顺序执行，进程之间并发执行。多进程结构是并行执行进程的网络，多个进程并发执行。因此从C／E系统的拓扑结构，可将各进程映射为C／E系统的各库所状态，从而能够描述出各条件库所间的异步并发关系。各进程之间通过接口信号进行通信。接口信号是由新变化的参量引导进程产生的输出结果。设计进程的程序，使之产生的输出结果成为新的库所状态，从而影响变迁触发（fire）条件，以各进程的输出结果作为进程间的通信接口信号。具体描述如下：
ARCHITECTURE behav OF MainCtrl IS
BEGIN
进程Ri：PROCESS（事件集） i∈?1，14?
BEGIN
Pi＜＝ 进程Ri的输出；
……
END PROCESS Ri?
．．．．．．
END behav?
冲突是由系统资源的共享产生的，与并发是一对对偶的概念?1?。在实际的Petri网模型中可能存在冲突K＝＜Pi，?T1?T2?……?，M＞，网系统自身并不提供解决冲突的方法。避免冲突的方法或措施有：
（1）由用户选择，有冲突的地方通常是需要作出选择和决策的地方。
（2）设置合适的触发规则：确定性产生规则，如优先级；不确定性产生规则，如发生概率。
（3）改变系统结构，即改写Petri网的关联矩阵，增加共享资源回收。
VHDL语言中的并行语句同样不能解决冲突问题。使用VHDL并行语句描述冲突时将导致资源的丢失。而使用VHDL语言中的顺序语句，如进程内部的语句，采用设定不同优先级的方法，可以解决Petri网中存在的冲突。本控制器C／E系统也存在冲突现象，如图3所示。
对每个库所Pi进程的变化（Token的有无），使用电平的高低来表征。事件发生与否，用脉冲出现与否表征。该C／E系统的结构体共有14个并行处理的进程。根据对控制器进行形式描述的思想，在进程内部采用下列结构：
进程Ri：PROCESS（事件参数表）? i∈?1，14?
……
IF?＜条件表达式＞? THEN
＜行为表达式＞?
END IF；
END PROCESS 进程Ri；
事件参数表（也称敏感量）中事件触发进程的执行过程是：在判断事件的＜条件表达式＞为真后，顺序执行其后的＜行为表达式＞，由新变化的参量引导进程产生输出结果；执行完进程语句后，返回进程的事件参数，等待事件集新的变化，引发进程的再一次进行，往复循环。
图4 顶层模块时序仿真
4 基于VHDL的仿真与CPLD实现
VHDL语言设计技术齐全，方法灵活，支持广泛，对系统硬件描述能力强，具有多层次描述系统硬件的能力，可以从系统的数学模型直到门级电路。对控制器的Petri网模型进行VHDL程序设计后，利用综合器进行逻辑综合和优化，综合后再经仿真器进行时序仿真，得到涉及器件硬件特性的仿真结果，其结果正确。最后下载到Altera系列的EPM7128STC－6芯片上，从而实现视频输入卡逻辑控制器设计。行为仿真结果的仿真波形如图4所示。
将Petri网与EDA技术结合，对视频输入卡逻辑控制器用Petri网的C／E系统建模，并使用VHDL对协议的C／E系统模型进行程序设计，最后由CPLD器件实现控制器模型，使之成为实际的逻辑控制电路。这为硬件电路的高层综合设计提供了一种方法，也为软件系统和硬件系统开辟了一条沟通的渠道。对于其它具有多因素、动态和并发特点的系统，同样可用Petri网建立模型，用CPLD器件对模型进行仿真和实现。
篇2：嵌入式V5接口系统设计与实现
嵌入式V5接口系统设计与实现
本文分析了现有综合业务传输网在接入网和本地交换机之间连接方式的不足,结合传输网的`特点,引入V5接口.文章对V5接入网AN侧系统软件部分分模块进行分析和设计,并对AN侧系统管理方案加以描述,验证了V5接入网系统的可行性.
作 者：李懋 詹必胜 作者单位：华中师范大学高等职业技术学院,电子信息工程系,武汉,430079 刊 名：高等函授学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF HIGHER CORRESPONDENCE EDUCATION(NATURAL SCIENCES) 年，卷(期)： 20(2) 分类号：N39 关键词：嵌入式V5接口 接入网 本地交换机 Nucleus实时操作系统篇3：系统人力资源的Petri网分配模型研究
系统人力资源的Petri网分配模型研究
人力资源的合理分配和使用是复杂系统分析和设计过程中的一项重要内容。本文尝试利用Peri网这一图形化的数学工具，从人力资源的`角色类划分入手，在详细分析和规定其内部结构和行为规则的基础上，建立了描述人力资源内部结构的量化分配模型，基于该模型的严格定义，给出了一种规范化的人力资源分配算法。
作 者：王景光 WANG Jing-guang 作者单位：中央财经大学信息系, 刊 名：系统工程理论与实践 ISTIC EI PKU英文刊名：SYSTEMS ENGINEERING――THEORY & PRACTICE 年，卷(期)： 21(4) 分类号：C931 关键词：人力资源 Petri网 活性篇4：基于对象的有色Petri网舰载C3I系统模型
基于对象的有色Petri网舰载C3I系统模型
将面向对象的分析方法和有色Petri网相结合而得到的对象有色Petri网(OCPN),将会为研究舰载C3I系统提供一种有力的.工具.通过分析舰载C3I系统组成和相互关系,建立了舰载C3I系统的OCPN模型,并讨论了该模型的特点和在舰载C3I系统性能分析领域中的应用前景.
作 者：赵岩泉 王基组 尹四德 作者单位：海军大连舰艇学院,辽宁,大连,116018 刊 名：火力与指挥控制 ISTIC PKU英文刊名：FIRE CONTROL & COMMAND CONTROL 年，卷(期)： 29(2) 分类号：N933.3 TP393 关键词：对象有色Petri网 舰载C3I系统 仿真模型篇5：室内定位系统模型设计与实现论文
室内定位系统模型设计与实现论文
基于能效的WLAN室内定位系统模型的设计目的，一方面是为了降低位置指纹数据库规模，另一方面为了减少服务器与客户端的数据传输量，同时减少相关的计算量。为了实现这个定位系统，笔者提出了AP预处理算法、聚类算法以及精定位AP选择算法。该文主要是分析如何设计基于能效的WLAN室内定位系统模型，以及如何实现这个系统的应用目的。
关键词:WLAN，室内，定位系统，模型设计
1、前言
由于无线局域网的迅速发展，基于WLAN的室内定位技术也越来越受到相关研究人员的关注。WLAN主要是通过检测无线接入点发射的信号强度判断用户的位置，而根据信号强度来进行定位的系统主要分为两种，其中一种基于传播模型的室内定位系统，另外一种是基于位置指纹算法的室内定位系统，在这两种室内定位系统中，前一种的限制条件比较多，后一种的优势比较突出。但是基于位置指纹算法的室内定位系统的实现需要解决数据库构造、离线采样数据预处理、定位AP的选择以及终端设备位置的估计，因此本文主要是针对这个问题，分析如何设计基于能效的WLAN室内定位系统模型，并加以实现。
2、关于基于能效的WLAN室内定位系统模型设计分析
2.1定位系统模型整体设计
以往定位系统的能耗比较大，而能耗主要发生在两个点，其中一个点是服务器与客户端的数据交互，另外一个点是在位置估计中的计算。为了使定位系统能耗降低，就必须缩减数据库规模，减少服务器与客户端的信息传输量，同时还要在位置估计的计算过程中选用比较简单的计算方法。基于能效的WLAN室内定位系统模型主要包括两个阶段，一个是离线阶段，包括指纹采集、AP选择、数据库预处理以及聚类等四部分;另一个是在线阶段，包括测量值预处理、大概定位、AP选择以及精确定位等四部分。
2.2定位系统模型设计特征
首先关于虚拟AP预处理算法，这个虚拟AP有一定的优势，但也有不足的地方，它的优势在于可以虚拟出多个BSSID的AP，但是在定位方面提供的数据不够简洁。针对这个问题，笔者提出了VAP预处理方法，优化以往的虚拟AP预处理算法;其次关于非断续RSSI的仿射传播聚类算法，在以往的定位算法中，只能在面积比较小的室内进行定位，然后把定位的地方分为多个AP才能测量到。对于面积比较大的地方，根本就不能使AP全部覆盖，针对这个问题，笔者采用非断续RSSI的仿射传播聚类算法来代替;再次关于均值平滑滤波，在实施定位的过程中，容易外在环境的影响，从而使RSSI出现较大的波动，为了解决这个问题，笔者选择使用均值平滑滤波器;最后关于AP的选择，通常情况下，在离线和在线的阶段可以检测到接入点的改变情况，需把在线AP选择分成两步，比较麻烦，因此笔者采用基于RSSI空间区分度的AP选择来解决这个问题。
3、关于基于能效的WLAN室内定位系统模型实现分析
3.1离线阶段
首先，关于指纹的采集，笔者把定位区内AP的安装位置和配置信息假设为未知，但是两者都可以通过某种方式把网络数据传播出去，同时离线的阶段配有无线适配器的移动终端，然后在每个位置可知的参考点，扫描AP的BSSID和BSSID，并获取BSSID和BSSID;其次，关于离线AP选择，一般情况下，终端设备每次进行扫描的时候，都能够测量到几十个AP，但是不同的AP对定位产生的结果不一样，因此最好不要保留全部的AP。在离线阶段，AP选择的目的有两个，一个是缩减数据库的规模，另一个是减少服务器和客户端的信息传输量。为了达到这两个目的，应选择保留信号强度相对比较大的AP，因此信号强度比较大的AP在离线阶段不容易发生断续以及空间区分度大的情况;再次，关于数据库预处理。在实际定位中，由于外在环境因素的影响，RSSI波动比较大，为了解决这个问题笔者采用均值平滑滤波器进行定位。一般情况下，接受信号强度非常弱的时候，一些AP的测量值不够平稳，容易出现断续现象，而平滑滤波器可以补充这些丢失的测量值;最后，关于仿射传播聚类。如果RSSI比较小的情况下，就会容易出现断续现象，而基于非断续RSSI的仿射传播聚类可以避免这个问题的发生，在对这种仿射传播进行计算的时候，选择的`每个AP一定要保证RSSI测量值足够大，把其他的忽略掉。
3.2在线阶段
首先，关于类匹配的大概定位。在实际定位过程中，需要终端设备先从下载聚类中心的测量值集合，然后进一步计算在线阶段的测量值，同时还要计算各个聚类中心的相似度，从而确定它属于那种聚类。如果用户没有处在聚类的中心时，并且只选择相似度最高的其中一个聚类，通常都会导致类匹配不成功。所以进行大概定位的时候，需要保留相似度比较高的几个聚类，而不是只是一个聚类。同时在这个基础上进行精确的定位[2];其次，关于在线AP选择。在定位面积比较大的时候，各个参考点并不能检测到所有的L个AP，这样的话就容易导致在线和离线RSSI向量间的距离太大，在进行精确定位时容易出现较大的误差，因此当参考点数量达到一定的比例时，可以把对应的AP去掉;最后，关于精定位的计算方法。在进行精定位的时候，如果计算方法过于复杂的话，将会耗费更多的时间，为了实现降低耗能的目的，可以采取加权K近邻算法，这个计算方法相对来说比较简洁。
4、结束语
在基于能效的WLAN室内定位系统模型设计中，主要涉及到两个部分，其中一个是离线阶段，另一个是在线阶段，离线阶段由四部分组成，分别是指纹采集、AP选择、数据库预处理以及聚类，在线阶段同样也是由四部分组成，包括指纹采集、AP选择、数据库预处理以及聚类。为了实现这个室内定位系统模型的应用目的，本文对离线阶段和在线阶段的各个组成部分有可能出现的问题，提出了相应的对策。随着无线局域网的迅速发展，相信基于能效的WLAN室内定位技术将是未来室内定位系统发展的趋势。
篇6：嵌入式MPEG―4解码系统的设计与实现
嵌入式MPEG―4解码系统的设计与实现
摘要：介绍了一种嵌入式高图像质量的MPEC―4视频流解码系统。该系统以嵌入式Linux作为操作系统，采用硬解码方式，把IDE接口设备或网络端口输入的MPEC―4视频码流(ES、PS和TS)转换成PAL／NTSC制式的电视信号输出。重点讨论了系统控制和MPEG―4解码部分的设计。关键词：嵌入式系统 MPEG―4 MIPS
随着通信和网络技术的飞速发展，多媒体及其视频流应用越来越广泛，同时用户也对视频传输速率和图像质量有更高的要求，MPEG-4标准适时地解决了多媒体压缩存储和传输的问题。但是目前多数播放器都是在PC机上运行，应用范围受到很大限制。研究和开发一种嵌入式的MPEG-4解码系统终端具有重要的现实意义和实用价值。
MPEG-4标准是由国际运动图像专家组于2000年10月公布的一种面向多媒体应用的视频压缩标准。它采用了基于对象的压缩编码技术，在编码前首先对视频序列进行分析，从原始图像中分割出各个视频对象，然后再分别对每个视频对象的形状信息、运动信息、纹理信息单独编码，并通过比MPEG-2更优的运动预测和运动补偿来去除连续帧之间的时间冗余。其核心是基于内容的尺度可变性(Content-based scalability)，可以对图像中各个对象分配优先级，对比较重要的对象用高的空间和时间分辩率表示，对不甚重要的对象(如监控系统的背景)以较低的分辩率表示，甚至不显示。因此它具有自适应调配资源能力，可以实现高质量低速率的`图像通信和视频传输。
图1
MPEG-4以其高质量、低传输速率等优点已经被广泛应用到网络多媒体、视频会议和多媒体监控等图像传输系统中。目前国内外大部分成熟的MPEG-4应用均为基于PC层面的客户端和服务器模式，应用在嵌入式系统上的并不多，且多数嵌入式MPEG-4解码系统大多使用商业的嵌入式操作系统，如Windows CE、VxWorks等，成本高、灵活性差。如以嵌入式Linux作为操作系统不仅开发方便，且可以节约成本，并可以根据实际情况进行裁减，占用资源少、灵活性强，网络性能好，适用范围更广。
下面详细地介绍此嵌入式MPEG-4解码系统的设计原理、硬件和软件组成。
1 系统设计原理
系统设计包括硬件和软件。硬件主要分控制系统、MPEG-4解码系统、输入数据源三部分。数据源可以是IDE接口设备(如硬盘)或网络端口。控制系统对系统各部分进行监测和控制、完成数据流的传输等。如图1所示，它主要由主控芯片、Flash和SRAM组成。主控芯片通过PCI总线控制系统其他模块，是控制系统的核心；Flash里固化嵌入式Linux操作系统，存放应用软件和备份数据；SDRAM作为内存供系统运行使用。MPEG-4硬件解码系统采用硬解码方式，负责将输入的MPEG-4数据流解码成普通的电视信号，其核心是解码芯片。为解决数据流不稳定的问题，解码芯片通常使用SDRAM进行数据缓冲才可以保证正常解码过程，解码芯片的输出数字音频、视频数据还要经数模转换器(DAC)转换成模拟电视图像信号和声音信号。解码芯片通过I2C总线发送指令配置音、视频数模转换器。整个系统框图如图1所示。
图2
软件主要包括嵌入式Linux移植、解码驱动和应用程序编写。嵌入式Linux移植到由主控芯片Flash控制器控制的Flash里，操作系统程序文件分成五个主要部分：bootloader、kernel、ramdisk、
[1] [2] [3]
★ 书的新一代
★ 教学系统设计
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