CN114726857B - 一种软件定义单片机及系统的构造 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软件定义单片机及系统的构造,包括软件定义单片机和软件定义单片机系统,软件定义单片机包括网络接口、输入/输出接口;软件定义单片机系统包括开发平台、运维中心、云服务中心、应用中心;网络接口包括安全认证模块、数据传输模块、数据加解密模块、传感器路由模块;输入/输出接口适应软件定义,保留模数转换器、数模转换器,用于直连传感器进行数据交互;本发明在硬件部分采用简单的输入/输出接口+网络接口的结构,并将单片机逻辑电路与MPU的算力通过网络通信孪生至异构计算机,实现单片机算力资源与硬件解耦,通过SDM计算能力、功能开发、运维等的SDMS构造,提高单片机的计算能力及研发效率。

Description

一种软件定义单片机及系统的构造
技术领域
本发明涉及软件定义单片机及系统技术领域,具体是指一种软件定义单片机及系统的构造。
背景技术
现有单片机将计算机系统集成到一块芯片上,主要包括处理器、存储器和各种输入/输出接口,其接口及模拟电路构造复杂,需要根据功能需求定制单片机的硬件结构,研制与开发效率低。同时,在应对大规模的图像等信号实时智能化处理需求时,传统单片机将无法承受相应的计算负载。
所以,一种提高单片机计算能力及研发效率的软件定义单片机及系统的构造成为人们亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决是现有单片机在应对大规模的图像等信号实时智能化处理需求时,传统单片机无法承受相应的计算负载的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种软件定义单片机及系统的构造,包括软件定义单片机和软件定义单片机系统,所述软件定义单片机包括网络接口、输入/输出接口;所述软件定义单片机系统包括开发平台、运维中心、云服务中心、应用中心;
所述网络接口包括安全认证模块、数据传输模块、数据加解密模块、传感器路由模块;所述安全认证模块用于完成软硬件身份互认,确保单片机与微计算机服务信道专用性;所述数据传输模块支持TCP/UDP协议,通过编程确定软硬件通信方式;所述数据加解密模块用于软硬件双向交互过程的数据安全;所述传感器路由模块用于管理分配传感器数据包地址,支持输入/输出接口可扩展性;
所述输入/输出接口适应软件定义,保留模数转换器、数模转换器,用于直连传感器进行数据交互;
所述开发平台包括开放SDK工具包、私有SDM服务、开发环境;
所述运维中心包括资源调度管理、设备信息管理、用户信息管理、工程信息管理、系统运行管理;以区块链作为支撑,资源调度管理用于软硬件运行资源调度与数据交互管理,设备信息管理用于SDM硬件注册与地址分配管理,用户信息管理用于用户注册认证及相关数据管理,工程信息管理用于用户工程项目信息及工程运行实例管理,系统运行管理用于系统各节点状态监视及异常处理;
所述云服务中心包括SDM服务、计算服务、数据服务;所述SDM服务包括对硬件部分的认证与传输、数据存储、逻辑运算;所述计算服务用于提供面向系统管理的算力资源;所述数据服务用于提供面向系统资源交互的存储资源;
所述应用中心包括SDM元实验室、开源社区、信号处理API市场、数字元器件市场;所述SDM元实验室用于面向第三方提供可视化仿真虚拟空间,具备加载数字元器件、场景仿真的功能;所述开源社区用于向SDM第三方用户提供开放式信息共享及技术交流平台;所述信号处理API市场用于以网络编程接口形式提供包括但不限于图像、脑波、音频数字信号处理算法;所述数字元器件市场包括数字传感器、数字逻辑电路,支持SDM开发仿真。
进一步的,所述模数转换器用于采集传感器模拟信号,并将模拟信号转换成数字信号;所述数模转换器用于将数字信号转换成模拟信号,并向传感器推送模拟信号。
进一步的,所述开放SDK工具包用于提供面向SDM第三方开发所需的必要接口与组件;所述私有SDM服务提供面向SDM第三方开发的本地逻辑运算服务;所述开发环境用于提供面向SDM第三方开发界面及所需编程、编译的功能。
进一步的,所述SDM为软件定义单片机,所述SDMS为软件定义单片机系统。
本发明与现有技术相比的优点在于:本发明在硬件部分采用简单的输入/输出接口+网络接口的结构,并将单片机逻辑电路与MPU的算力通过网络通信孪生至异构计算机,实现单片机算力资源与硬件解耦,通过SDM计算能力、功能开发、运维等的SDMS构造,提高单片机的计算能力及研发效率;本发明实现单片机硬件与功能剥离,摆脱单片机硬件对功能的限制,使单片机具有功能弹性与可扩展性,降低单片机结构复杂度及研发成本,软件定义单片机及系统中,SDM开发与应用场景更加灵活高效,资源充足条件下不受算力限制;本发明设计合理,值得大力推广。
附图说明
图1是本发明一种软件定义单片机及系统的构造的框架图。
如图所示:1、软件定义单片机,2、软件定义单片机系统,3、网络接口,4、输入/输出接口,5、开发平台,6、运维中心,7、云服务中心,8、应用中心,9、安全认证模块,10、数据传输模块,11、数据加解密模块,12、传感器路由模块,13、开放SDK工具包,14、私有SDM服务,15、开发环境,16、资源调度管理,17、设备信息管理,18、用户信息管理,19、工程信息管理,20、系统运行管理,21、SDM服务,22、计算服务,23、数据服务,24、SDM元实验室,25、开源社区,26、信号处理API市场,27、数字元器件市场。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种软件定义单片机及系统的构造做进一步的详细说明。
结合附图1,对本发明进行详细介绍。
一种软件定义单片机及系统的构造,包括软件定义单片机1和软件定义单片机系统2,所述软件定义单片机1包括网络接口3、输入/输出接口4;所述软件定义单片机系统2包括开发平台5、运维中心6、云服务中心7、应用中心8;
所述网络接口3包括安全认证模块9、数据传输模块10、数据加解密模块11、传感器路由模块12;所述安全认证模块9用于完成软硬件身份互认,确保单片机与微计算机服务信道专用性;所述数据传输模块10支持TCP/UDP协议,通过编程确定软硬件通信方式;所述数据加解密模块11用于软硬件双向交互过程的数据安全;所述传感器路由模块12用于管理分配传感器数据包地址,支持输入/输出接口可扩展性;
所述输入/输出接口4适应软件定义,保留模数转换器、数模转换器,用于直连传感器进行数据交互;
所述开发平台5包括开放SDK工具包13、私有SDM服务14、开发环境15;
所述运维中心6包括资源调度管理16、设备信息管理17、用户信息管理18、工程信息管理19、系统运行管理20;以区块链21作为支撑,资源调度管理16用于软硬件运行资源调度与数据交互管理,设备信息管理17用于SDM硬件注册与地址分配管理,用户信息管理18用于用户注册认证及相关数据管理,工程信息管理19用于用户工程项目信息及工程运行实例管理,系统运行管理20用于系统各节点状态监视及异常处理;
所述云服务中心7包括SDM服务21、计算服务22、数据服务23;所述SDM服务21包括对硬件部分的认证与传输、数据存储、逻辑运算;所述计算服务22用于提供面向系统管理的算力资源,所述数据服务23用于提供面向系统资源交互的存储资源;
所述应用中心8包括SDM元实验室24、开源社区25、信号处理API市场26、数字元器件市场27;所述SDM元实验室24用于面向第三方提供可视化仿真虚拟空间,具备加载数字元器件、场景仿真的功能;所述开源社区25用于向SDM第三方用户提供开放式信息共享及技术交流平台;所述信号处理API市场26用于以网络编程接口形式提供包括但不限于图像、脑波、音频数字信号处理算法;所述数字元器件市场27包括数字传感器、数字逻辑电路,支持SDM开发仿真。
所述模数转换器用于采集传感器模拟信号,并将模拟信号转换成数字信号;所述数模转换器用于将数字信号转换成模拟信号,并向传感器推送模拟信号。
所述开放SDK工具包13用于提供面向SDM第三方开发所需的必要接口与组件;所述私有SDM服务14提供面向SDM第三方开发的本地逻辑运算服务;所述开发环境15用于提供面向SDM第三方开发界面及所需编程、编译的功能。
所述SDM为软件定义单片机,所述SDMS为软件定义单片机系统。
本发明一种软件定义单片机及系统的构造的具体实施过程如下:首先传感器进行采集模拟信号,并将模拟信号通过输入/输出端口4中的模数转换器转化成数字信号,并将数字信号通过网络端口3中的传感器路由模块12发送至数据加解密模块11,数据加解密模块11将数字信号通过数据传输模块10发送至安全认证模块9,安全认证模块9通过认证后,将数字信号发送至开发平台5、应用中心8、运维中心6以及云服务中心7。
本发明在硬件部分采用简单的输入/输出接口+网络接口的结构,并将单片机逻辑电路与MPU的算力通过网络通信孪生至异构计算机,实现单片机算力资源与硬件解耦,通过SDM计算能力、功能开发、运维等的SDMS构造,提高单片机的计算能力及研发效率;本发明实现单片机硬件与功能剥离,摆脱单片机硬件对功能的限制,使单片机具有功能弹性与可扩展性,降低单片机结构复杂度及研发成本,软件定义单片机及系统中,SDM开发与应用场景更加灵活高效,资源充足条件下不受算力限制;本发明设计合理,值得大力推广。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种软件定义单片机及系统的构造,包括软件定义单片机(1)和软件定义单片机系统(2),其特征在于:所述软件定义单片机(1)包括网络接口(3)、输入/输出接口(4);所述软件定义单片机系统(2)包括开发平台(5)、运维中心(6)、云服务中心(7)、应用中心(8);
所述网络接口(3)包括安全认证模块(9)、数据传输模块(10)、数据加解密模块(11)、传感器路由模块(12);所述安全认证模块(9)用于完成软硬件身份互认,确保单片机与微计算机服务信道专用性;所述数据传输模块(10)支持TCP/UDP协议,通过编程确定软硬件通信方式;所述数据加解密模块(11)用于软硬件双向交互过程的数据安全;所述传感器路由模块(12)用于管理分配传感器数据包地址,支持输入/输出接口可扩展性;
所述输入/输出接口(4)适应软件定义,保留模数转换器、数模转换器,用于直连传感器进行数据交互;
所述开发平台(5)包括开放SDK工具包(13)、私有SDM服务(14)、开发环境(15);
所述运维中心(6)包括资源调度管理(16)、设备信息管理(17)、用户信息管理(18)、工程信息管理(19)、系统运行管理(20);以区块链作为支撑,资源调度管理(16)用于软硬件运行资源调度与数据交互管理,设备信息管理(17)用于SDM硬件注册与地址分配管理,用户信息管理(18)用于用户注册认证及相关数据管理,工程信息管理(19)用于用户工程项目信息及工程运行实例管理,系统运行管理(20)用于系统各节点状态监视及异常处理;
所述云服务中心(7)包括SDM服务(21)、计算服务(22)、数据服务(23);所述SDM服务(21)包括对硬件部分的认证与传输、数据存储、逻辑运算;所述计算服务(22)用于提供面向系统管理的算力资源;所述数据服务(23)用于提供面向系统资源交互的存储资源;
所述应用中心(8)包括SDM元实验室(24)、开源社区(25)、信号处理API市场(26)、数字元器件市场(27);所述SDM元实验室(24)用于面向第三方提供可视化仿真虚拟空间,具备加载数字元器件、场景仿真的功能;所述开源社区(25)用于向SDM第三方用户提供开放式信息共享及技术交流平台;所述信号处理API市场(26)用于以网络编程接口形式提供包括但不限于图像、脑波、音频数字信号处理算法;所述数字元器件市场(27)包括数字传感器、数字逻辑电路,支持SDM开发仿真。
2.根据权利要求1所述的一种软件定义单片机及系统的构造,其特征在于:所述模数转换器用于采集传感器模拟信号,并将模拟信号转换成数字信号;所述数模转换器用于将数字信号转换成模拟信号,并向传感器推送模拟信号。
3.根据权利要求1所述的一种软件定义单片机及系统的构造,其特征在于:所述开放SDK工具包(13)用于提供面向SDM第三方开发所需的必要接口与组件;所述私有SDM服务(14)提供面向SDM第三方开发的本地逻辑运算服务;所述开发环境(15)用于提供面向SDM第三方开发界面及所需编程、编译的功能。
4.根据权利要求1所述的一种软件定义单片机及系统的构造,其特征在于:所述SDM为软件定义单片机(1),所述SDMS为软件定义单片机系统(2)。
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