本文關(guān)鍵詞：面向離散小波變換的處理器低功耗技術(shù)研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代人類生活節(jié)奏加快,工作壓力不斷增大,心血管疾病已經(jīng)發(fā)展成為威脅人類健康的第一殺手。動態(tài)心電圖(Electrocardiograph簡稱ECG)技術(shù)可以幫助盡早發(fā)現(xiàn)確診心血管疾病,有效防止病情發(fā)生與惡化,減緩這種趨勢。隨著可穿戴醫(yī)療設(shè)備的普及,隨身ECG檢測儀的市場正在迅速擴(kuò)大,ECG的低功耗分析也因此成為可穿戴醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。離散小波變換(DWT)因其良好的時頻分析特性,被廣泛應(yīng)用于ECG信號分析領(lǐng)域。本文以DWT作為ECG分析算法,以ECG信號的低功耗處理為研究目的,對嵌入式處理器展開研究。 本文從軟件算法,體系結(jié)構(gòu)級兩個方面研究低功耗技術(shù)。首先針對ECG信號特征,提出一種字節(jié)對齊的差分壓縮算法,通過減少內(nèi)存使用量,降低系統(tǒng)存儲功耗,并在DWT算法上做出相應(yīng)的優(yōu)化,省去了壓縮解壓數(shù)據(jù)的過程與功耗。體系結(jié)構(gòu)上,提出用SIMD技術(shù)與快速補(bǔ)碼除法技術(shù)加速DWT計(jì)算,使處理器更快完成計(jì)算進(jìn)入低功耗,降低計(jì)算功耗。然后設(shè)計(jì)了一個快速乘除法單元,僅在普通乘法器基礎(chǔ)上做部分改動就能實(shí)現(xiàn)4路8位2路16位矢量、點(diǎn)積乘法乘累加運(yùn)算。最后提出整數(shù)補(bǔ)碼除法算法大幅度提升了有符號除法的性能。 通過使用以上技術(shù),本文成功將ECG分析系統(tǒng)中存儲功耗降低了41%,DWT計(jì)算部分功耗降低了44%,有效的降低了使用DWT算法的ECG分析系統(tǒng)功耗。
【關(guān)鍵詞】：離散小波變換 心電信號分析 低功耗 壓縮算法 SIMD乘法器 有符號整數(shù)除法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R197.39;TN911.7
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 目次8-10
• 圖目錄10-12
• 表目錄12-13
• 縮寫、術(shù)語表13-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 離散小波變換的發(fā)展歷史15-17
• 1.3 ECG信號低功耗處理器的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文研究基礎(chǔ)18
• 1.5 論文研究內(nèi)容與組織構(gòu)架18-20
• 1.5.1 論文研究內(nèi)容18-19
• 1.5.2 論文組織構(gòu)架19-20
• 2 ECG信號的DWT算法研究20-30
• 2.1 DWT算法原理20-22
• 2.1.1 Mallat算法20-21
• 2.1.2 提升算法21-22
• 2.2 ECG信號特征分析22-25
• 2.3 運(yùn)用DWT處理ECG信號25-28
• 2.4 ECG信號處理流程分析28-30
• 3 字節(jié)對齊差分壓縮算法30-42
• 3.1 常見壓縮算法30-35
• 3.1.1 Huffman編碼壓縮算法30-31
• 3.1.2 可變采樣率壓縮算法31-33
• 3.1.3 多碼字編碼壓縮算法33
• 3.1.4 Varint壓縮算法33-35
• 3.2 字節(jié)對齊差分壓縮算法35-39
• 3.3 與壓縮算法結(jié)合的DWT算法39-40
• 3.4 壓縮算法總結(jié)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-42
• 4 快速乘除法單元設(shè)計(jì)42-68
• 4.1 SIMD乘法器實(shí)現(xiàn)42-57
• 4.1.1 應(yīng)用SIMD技術(shù)加速DWT計(jì)算42-45
• 4.1.2 乘法器關(guān)鍵技術(shù)45-50
• 4.1.3 SIMD乘法器原理50-55
• 4.1.4 SIMD乘法器實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證55-57
• 4.2 快速有符號整數(shù)除法實(shí)現(xiàn)57-66
• 4.2.1 除法的應(yīng)用57-58
• 4.2.2 快速除法原理58-62
• 4.2.3 快速除法硬件實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證62-66
• 4.3 快速乘除法單元設(shè)計(jì)小節(jié)66-68
• 5 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 本文內(nèi)容總結(jié)68-69
• 5.2 前景展望與進(jìn)一步研究方向69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄73-74
• 作者簡歷及在學(xué)期間發(fā)表的論文74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蘇維嘉;張金綱;;低功耗便攜式心電儀的設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年12期

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本文編號：949112