研究目的
通过描述可重构片上系统（SoC）的自适应动态运行时技术（包括动态电压调节和动态部分重配置），并利用定制的SDSoC图像处理库进行验证，以促进具有实时性和低功耗约束的嵌入式图像处理系统的开发。
研究成果
动态电压调节与动态部分重构技术能有效降低FPGA图像处理应用的功耗，其中DVS可实现最高37.6%的节电效果，而DPR支持无需全量重新综合的运行时重构。调试功能增强了硬件开发能力。未来工作应聚焦于集成DVFS技术、开发并行执行专用IP，以及将这些技术应用于多核实时操作系统。
研究不足
这些技术是在特定硬件（Xilinx Zynq-7000片上系统）上实现的，限制了其通用性。动态电压系统未包含频率调节功能，而该功能可进一步优化功耗与性能。调试系统若要支持更大的追踪窗口窗口可能需要额外资源。动态电压调节与动态部分重构的集成较为复杂，在本研究中尚未完全结合。未来工作需针对多核系统和定制化DVFS IP?？檎箍?/p>
1：实验设计与方法选择：
本研究在可重构片上系统（SoC）上采用动态电压调节（DVS）和动态部分重配置（DPR）技术实现图像处理应用的低功耗。DVS通过根据性能需求动态调整电压水平实现，而DPR允许在不影响静态部分的情况下重配置特定硬件区域。系统集成了硬件验证的调试支持功能。
2：样本选择与数据来源：
以图像处理应用为案例研究，处理特定分辨率的图像（如DVS使用1920x1080 16位图像，DPR使用256x256 RGB 32位图像）。参考平台及规范由TULIPP项目提供。
3：实验设备与材料清单：
ZC702开发板（Xilinx Zynq-7000 SoC）、EMC2-Z7030板（用于DPR）、FreeRTOS操作系统、Xilinx SDSoC工具、定制SDSoC图像处理库、功耗监测组件（PMBus、I2C接口）以及调试工具（如集成逻辑分析仪、串行通信）。
4：实验流程与操作步骤：
对于DVS，通过FreeRTOS任务从PS端控制功耗监测和电压调节；动态设置电压水平并测量功耗。对于DPR，从SD卡加载部分比特流并通过PCAP执行重配置；运行时交换图像处理功能（如中值滤波器、棕褐色滤镜）。调试过程包括从跟踪缓冲区捕获数据并传输至终端分析。
5：数据分析方法：
测量并比较不同电压水平下的功耗；记录执行时间；通过综合报告分析资源利用率；使用GTKWave等波形查看器可视化调试数据。
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获取完整内容-
ZC702 Development Board
EK-Z7-ZC702-G
Xilinx
Used for dynamic voltage scaling experiments, providing hardware components for power measurement and control.
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EMC2-Z7030 Board
EMC2
Used for dynamic partial reconfiguration experiments, based on Xilinx Zynq-7000 SoC.
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FreeRTOS
FreeRTOS
Real-time operating system used for task scheduling and debugging support in the experiments.
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Xilinx SDSoC
Xilinx
Development environment for software-hardware co-design, used for accelerating image processing functions.
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AXI-DMA
Xilinx
Direct Memory Access controller used for data transfer in partial reconfiguration and debugging.
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PCAP Bridge
Xilinx
Component for configuring the programmable logic via the Processor Configuration Access Port.
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Integrated Logic Analyzer
ILA
Xilinx
Used for traditional debugging to monitor signals, but limited by capture window.
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GTKWave
GTKWave
Waveform viewer used for plotting debugging data.
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