物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展產(chǎn)物,更是繼互聯(lián)網(wǎng)之后,改變?nèi)祟?lèi)生活形態(tài)的重大產(chǎn)業(yè)革命。目前,基于云平臺(tái)的各種物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)包括智能社區(qū)、智能醫(yī)療、智能家居等已逐漸被建立起來(lái),極大地方便了人類(lèi)的生產(chǎn)生活。但是,隨著大量的智能物端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長(zhǎng),這將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓,物端反應(yīng)遲緩,甚至存在安全隱患。為克服物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)帶來(lái)的影響,設(shè)計(jì)一款具備智能設(shè)備感知能力和數(shù)據(jù)處理能力的智能物端核心芯片具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用IP核復(fù)用方法,提出了一款具備智能識(shí)別能力的物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)方案,該芯片通過(guò)AMBA4.0 AXI總線搭載RI5CY開(kāi)源處理器核、AHB高速子系統(tǒng)和APB低速子系統(tǒng),其中AHB高速子系統(tǒng)掛載了CameraIP、MemCtrl、ANN等高性能智能模塊,而APB低速子系統(tǒng)掛載智能設(shè)備常規(guī)接口UART、IIC、GPIO以及PWM等。本文主要基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固有的并行性,完成了ANN硬件加速模塊設(shè)計(jì)。其中,運(yùn)算單元鏈模塊采用脈動(dòng)陣列以流水線方式解決了ANN運(yùn)算過(guò)程中數(shù)據(jù)阻塞問(wèn)題,可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)大小動(dòng)態(tài)調(diào)整、合理使用PE單元,即對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)可用較少的PE單元以更低的功耗完成網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算,對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)則同時(shí)調(diào)用8個(gè)PE單元并行執(zhí)行神經(jīng)元運(yùn)算,相對(duì)其他的ANN串行執(zhí)行,可提速64.25倍。最后,針對(duì)整個(gè)智能芯片系統(tǒng)搭建了完備的系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了Modelsim功能仿真和FPGA原型驗(yàn)證,并在系統(tǒng)中完成基于ANN硬件加速模塊實(shí)時(shí)識(shí)別攝像頭采集到的字符圖像的應(yīng)用測(cè)試。本文設(shè)計(jì)的智能物聯(lián)網(wǎng)芯片首次搭載了AI模塊,能夠在智能設(shè)備終端處實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)識(shí)別手寫(xiě)字符,有效地減少了邊緣數(shù)據(jù)的傳輸;同時(shí),對(duì)系統(tǒng)芯片整體性能及系統(tǒng)功耗進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)智能芯片系統(tǒng)的功能、性能、功耗等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TP391.44;TN929.5;TN402
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文手機(jī)制線的五個(gè)通道都有一組 xVALID/xREADY 信號(hào)，它EADY 握手機(jī)制進(jìn)行通信。傳輸端使用 xVALID 標(biāo)識(shí)地址是否有效，目的端使用 xREADY 表明是否可以接收消息。ALID、xREADY 同時(shí)有效的情況下。線的握手依賴(lài)關(guān)系主要分為三類(lèi)：是寫(xiě)傳輸?shù)奈帐忠蕾?lài)關(guān)系，如圖 2.8 所示。

ALID、xREADY 同時(shí)有效的情況下。線的握手依賴(lài)關(guān)系主要分為三類(lèi)：是寫(xiě)傳輸?shù)奈帐忠蕾?lài)關(guān)系，如圖 2.8 所示。圖 2.8 寫(xiě)傳輸握手依賴(lài)關(guān)系圖動(dòng) AWVALID 或 WVLAID 信號(hào)之前不等待從機(jī)斷言 AW 信號(hào)；從機(jī)的 AWREADY 信號(hào)和 WREADY 信號(hào)可以在 A信號(hào)之前或之后有效；從機(jī)的寫(xiě)響應(yīng)信號(hào) BVALID 必須在 ADY 信號(hào)都有效后且 WLAST 被斷言后才有效，此外，從 BREADY 無(wú)先后順序要求。是寫(xiě)響應(yīng)的握手依賴(lài)關(guān)系，如圖 2.9 所示。

之前或之后有效；從機(jī)的寫(xiě)響應(yīng)信號(hào) BVALID 必須Y 信號(hào)都有效后且 WLAST 被斷言后才有效，此外，READY 無(wú)先后順序要求。寫(xiě)響應(yīng)的握手依賴(lài)關(guān)系，如圖 2.9 所示。圖 2.9 寫(xiě)響應(yīng)握手依賴(lài)關(guān)系圖VALID 之前，從機(jī)必須等待 AWVALID，AWREADY，此外，從機(jī)還必須等 WLAST 置位，因?yàn)閷?xiě)響應(yīng)最后一組數(shù)據(jù)傳輸后才發(fā)送。讀傳輸?shù)奈帐忠蕾?lài)關(guān)系，如圖 2.10 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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1 李昂;王沁;李占才;萬(wàn)勇;;基于FPGA的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)現(xiàn)方法[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

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1 王智國(guó);嵌入式人機(jī)語(yǔ)音交互系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2870901