嵌入式系统建模仿真环境PtolemyII的研究与应用

论文编号:TX039        论文字数:13808,页数:43

摘    要
嵌入式系统通常由具有不同特性的子系统组成，它的异构性给设计与仿真工具提出了很高的要求。针对此，Ptolemy提出层次异构的思想实现嵌入式系统的建模、仿真与设计。此设计原理现已在Ptolemy II中实现。Ptolemy II提倡面向角色的设计方法学，针对系统的不同特性，采用不同的计算模型管理角色间的交互；层次整合多计算模型可模拟系统的各个方面，进而反应复杂系统的真实行为。
本文主要研究Ptolemy嵌入式系统级设计方法学，并遵循Ptolemy所提倡的嵌入式系统级设计流程指导，用Ptolemy II对CDMA中的一些算法进行建模与仿真。
首先，本文将概述嵌入式系统的系统级设计方法及其相关背景知识。
其次，本文将讲述嵌入式系统建模与仿真环境Ptolemy II，对本文将要用到的相关域的知识进行简单的描述。
再次，本文将详细阐述在Ptolemy II进行角色扩展的方法，并用此方法设计一组与混沌扩频DS-CDMA系统有关的角色。
最后，本文将叙述如何用Ptolemy II所提供的以及扩展得到的角色对基于混沌扩频DS-CDMA系统的建模与仿真，并会对实验的结果进行说明。

关键词：系统级设计；异构；Ptolemy II；CDMA；混沌

Abstract
Embedded-computing systems tend to be composed of subsystems with very different characteristics. Their Heterogeneity puts high demands on design and simulation tools. Ptolemy project address the problem by hierarchical heterogeneity. The design principles are demonstrated in the Ptolemy II software that advocates an actor-oriented design methodology, and uses different models of computation, which can be used to capture different design perspectives, to manage the interaction of different actors, and hierarchically integrates multiple models of computation to simulate each aspects of systems, which achieves a more realistic simulation.
At first, I will introduce the system-level design of embedded systems and some background knowledge.
The second, I will describe the embedded systems modeling and simulation environment Ptolemy II, and then provide something simply about domains involved in this experiment.
The third, I will give a means to add an actor in Ptolemy II, and then design a group of actors about chaotic spread spectrum DS-CDMA systems by using the above means.
At last, I will discuss how to use the actors that the Ptolemy II provided and designed above to model and simulate in chaotic spread spectrum DS-CDMA systems, and then explain the results of the experiment.
Key words: System-level Design; Heterogeneity; Ptolemy II；Chaotic

目      录
1 绪论  1
1.1 目的和意义  1
1.2 嵌入式系统级设计的研究现状  1
1.3 系统级设计工具的近期发展  2
1.4本文的主要工作   2
1.5论文结构   3

2 嵌入式系统建模与仿真环境Ptolemy II  4
2.1 引言  4
2.2 Ptolemy II建模环境   4
2.2.1 模型结构  4
2.2.2 域  5
2.2.2.1 离散事件域  6
2.2.2.1.1 模型时间  6
2.2.2.1.2 同时时间  6
2.2.2.2 同步数据流域   7
2.2.2.3有限状态自动机域   7
2.4 角色的执行  7
2.5 角色间的通信   8
2.6 小结  8

3 嵌入式系统设计环境Ptolemy II的角色设计  9
3.1 引言  9
3.2 角色的软件结构  9
3.3 Ptolemy II中角色的扩展  10
3.3.1 域多态角色的设计  10
3.3.1.1 端口   11
3.3.1.2 参数   12
3.3.1.3 公有方法   13
3.3 一组基于混沌扩频DS-CDMA系统建模与仿真的角色的设计 13
3.3.1 普通角色的设计  13
3.3.2 复合角色的设计  19
3.4 小结   21

4 三种混沌扩频序列的产生及性能分析   22
4.1 引言  22
4.2 扩展频谱通信的基本概念   22
4.2.1 扩频通信的含义  22
4.2.2 直接序列扩频(DS)的原理   23
4.3 混沌扩频序列的产生   24
4.3.1 Logistic混沌扩频序列的产生   25
4.3.2 Chebyshev混沌扩频序列的产生   27
4.3.3 Tent混沌扩频序列的产生  28
4.4 混沌序列性能分析模块的设计  30
4.4.1 混沌序列敏感性测试模块的设计  30
4.4.2 混沌扩频序列概率分布测试模块的设计  31
4.4.3 混沌扩频序列误码率测试模块的设  32
4.5 混沌扩频序列性能分析   35
4.6 小结  38

结   论  39
致   谢  40
参 考 文 献   41