可穿戴计算平台的总体设计及其低功耗研究

摘要

可穿戴计算机是超微型、超轻型、个性化、多用途可穿戴的移动计算系统，它的诞生为传统的人机交互关系带来了巨大的变革，体现了“以人为本”的交互理念，并将对我们的生活产生重要影响。 随着计算机技术的发展，可穿戴计算机的应用已由原来的特殊领域转向日常生活领域，与此同时，人们对可穿戴计算机的性能和可持续工作时间的要求也将会越来越高。目前，采用高性能低功耗嵌入式处理器为核心的可穿戴计算机，在国内还未曾有研究报道和研究成果，本文基于高性能低功耗嵌入式处理器和嵌入式操作系统构成的模块化的体系结构，完成了本课题的需求分析和总体设计，并在模拟平台上实现了对系统功耗的优化。 本文的主要工作如下： 1、总结了目前各研究机构的可穿戴计算机体系结构及其低功耗研究现状； 2、分析对比了目前主流嵌入式处理器和嵌入式操作系统，确定了适合于本课题的专用体系结构； 3、完成了本课题系统需求分析和总体设计，并在系统模拟平台上成功地构建了开发环境； 4、在模拟平台上实现了系统的功耗优化，并分析了功耗优化的结果。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究意义

1.3主要研究内容

1.4论文组织结构

第二章可穿戴计算机及其低功耗简介

2.1可穿戴计算机的产生

2.2可穿戴计算机的定义

2.3可穿戴计算机的应用

2.4国内外可穿戴计算机及其低功耗的研究现状

2.4.1国外研究现状

2.4.2国内研究现状

第三章可穿戴计算平台的总体设计

3.1本系统需求分析

3.1.1系统功能性需求

3.1.2系统非功能性需求

3.2可穿戴计算平台的体系结构

3.3低功耗嵌入式处理器的选择

3.3.1选择前的考虑

3.3.2典型嵌入式处理器的分析与比较

3.3.3嵌入式处理器芯片的选择

3.4嵌入式操作系统的选择

3.4.1选择前的考虑

3.4.2常用嵌入式操作系统的比较

3.4.3嵌入式操作系统的选择

3.5可穿戴计算平台的总体设计

3.5.1系统硬件平台总体设计

3.5.2系统软件平台总体设计

第四章系统模拟平台的构建

4.1模拟平台简介

4.2 uclinux操作系统简介

4.3系统模拟开发平台的构建

4.3.1前期的准备

4.3.2交叉编译环境的建立

4.3.3内核的定制与移植

第五章低功耗研究及系统功耗优化的实现

5.1常用低功耗优化方法

5.1.1常用硬件优化功耗方法

5.1.2常用软件优化功耗方法

5.1.3本课题低功耗的可行性

5.2系统功耗优化研究

5.2.1嵌入式Linux电源管理概述

5.2.2系统提供的数据结构与函数接口

5.3系统功耗优化实现

5.3.1基于超时算法的电源管理方式

5.3.2外设动态电源管理的实现

5.4系统功耗优化结果

第六章结束语

6.1工作总结

6.2进一步工作

参考文献

致谢

发表论文及参与项目