社区信息化中基于AMD APU多媒体嵌入式终端设计与优化

摘要

社区信息化是当今社会发展的大趋势，各级政府纷纷出台有利政策，促进社区居民享受到便捷、质优、价廉的信息化服务。针对重大的国家和社会需求，国家信息通信国际创新园(CIIIC)与山东大学提出了基于“多媒体嵌入式终端+宽带网+云服务集群”的新型信息化模式，旨在为社区居民提供成本低、功耗低、可靠性高、性能强的多媒体嵌入式终端和性能稳定、内容丰富的云服务平台。经过近五年的研发推广，整体解决方案在山东各地市得到了众多用户的好评。
　　在新型信息化模式下，新型多媒体嵌入式终端是整个模式的是重要组成部分，承担着用户与互联网、云平台沟通的桥梁作用，一款性能优良、运行流畅的终端设备能够极大地提升用户体验。近几年来，随着聚融技术的兴起，以AMDG系列APU为代表的X86架构嵌入式处理器逐渐进入了人们视野。一是AMDG系列APU实现了极强的功耗控制能力，最低功耗可以到4.5W，能够满足社区信息化终端低功耗的要求;二是APU实现了CPU和GPU集成到一块芯片中，芯片整体的图像处理、多媒体、网络访问能力以及终端整体性能都得到了进一步的提高，同时，APU支持OpenCL异构计算，能够大大提高终端整体性能，满足社区信息化终端性能需求;三是基于X86架构的软件众多，再加上功能强大、内容丰富的云服务平台，能够满足广大社区群众多样的需求。
　　本论文针对基于AMDAPU的多媒体嵌入式终端，进行了硬件、软件、性能优化三方面的研究。硬件方面，原理图和PCB设计采用Cadence公司CAD软件，处理器选用AMDG系列APUGT56N，桥片选用AMDFCHM55E芯片，设置了丰富的外围接口，提供了卓越的整机性能、优质的多媒体体验和强大的网络访问能力;软件方面，搭载Ubuntu操作系统，在支持Linux原生应用的同时，采用Qt开发环境进行本地应用开发，提供操作简单的多种常用应用，如文本编辑器、音乐播放器、图片浏览器等应用，方便社区不同知识层次用户的使用;性能优化方面，本论文选取一个图像处理类算法Criminisi图像修复算法和一个通用计算类算法粒子群优化K均值聚类算法，使用OpenCL进行了并行实现和优化，探索了一条新型社区信息化终端的优化道路。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 选题背景与研究内容

1．2 多媒体嵌入式终端发展

1．3 基于AMD APU多媒体嵌入式终端在社区信息化中的应用

1．4 论文研究主要内容及章节安排

第二章 多媒体嵌入式终端整体方案设计

2．1 终端硬件方案

2．2 终端软件方案

2．2．1 支持操作系统

2．2．2 主要应用程序

2．3 外观方案

第三章 多媒体嵌入式终端硬件设计

3．1 Candence简介

3．2 高速PCB电路板设计流程

3．2．1 前处理

3．2．2 中处理

3．2．3 后处理

3．3 FCH及周边模块硬件设计

3．3．1 原理图设计

3．3．2 制作元器件PCB封装

3．3．3 约束管理器设置

3．3．4 元器件布局、布线和敷铜

3．4 光绘文件生成

第四章 多媒体嵌入式终端软件设计

4．1 开发环境搭建

4．1．1 QT交叉编译环境

4．1．2 嵌入式终端中Qt库的安装

4．2 应用程序开发

4．2．1 文本编辑器

4．2．2 音乐播放器

第五章 性能优化设计

5．1 异构计算的概念

5．2 OpenCL介绍

5．3 Linux操作系统下OpenCL开发环境的搭建

5．4 基于OpenCL的Criminisi并行图像修复算法

5．4．1 Criminisi图像修复算法介绍

5．4．2 基于OpenCL的Criminisi并行图像修复算法实现

5．4．3 基于OpenCL的Criminisi并行图像修复算法优化

5．4．4 并行加速效果

5．5 基于OpenCL的并行粒子群优化K均值聚类算法

5．5．1 粒子群优化K均值聚类算法介绍

5．5．2 基于OpenCL粒子群优化K均值聚类算法的并行实现

5．5．3 并行加速效果

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士学位期间申请的专利和参加的项目