基于SpecC纺织品灰度系数测试仪的研究

摘要：为了不断提高纺织服装产品的内在质量和仪器设备水平，注重产品的卫生环保性能和科技含量，SoC纺织织物灰度系数测试仪利用先进的红外传感器精确测量纺织织物的灰度系数，科学地给出其红外性能描述，而且采用了SoC技术来测量纺织织物的灰度系数，重点讨论了SoC系统描述的要求，针对这些要求指出了目前系统级描述规范的不足之处，然后分别从层次化、同步、异常处理、时序等几个方面详细介绍了一种能满足SoC系统所有描述要求的系统级描述语言规范--SpccC规约，继而建立其系统模型。
论文关键词：SoC,灰度系数,SpecC,规约

　　1.1 热辐射系数

　　热辐射，是一种物体用电磁辐射的形式

　　把热能向外散发的热传方式，它不依赖任何

　　外界条件而进行，它是热的三种主要传导方

　　式之一。而热辐射系数亦称灰度系数，是纺

　　织材料的重要物理性能之一。绝对零度以上

　　的物体会向外辐射能量。一般有公式

　　[1,2,3,4]。表示热辐射系数，

　　也称灰度系数。T表示温度，表示波长。

　　热辐射系数可用于鉴别纺织材料的优劣程

　　度，因此研发纺织材料灰度系数测试仪器具

　　有一定的实际价值。

　　1.2 灰度系数的测试原理

　　黑体的绝对温度T与光辐射度呈以下关系式（即普朗克定律）：

　　 T为黑体的绝对温度；

　　c1 = 3.473 10-16, c2 = 1.4387 10-2

　　上式的全波长范围内积分时即能得到总辐

　　射能量W，W = 。因此，只要能检测物体辐射出的总能量即可求出温度。实际上，一方面被测物体不是黑体；另一方面，红外测温仪也不可能全波长范围内检测出辐射能量，因此辐射能量公式应修改为：W = .式中是被测物体的灰度系数，K、n是在检测波长范围内由检测器特性决定的常数。用红外测温仪测定物体的温度时首先要输入物体的灰度系数，测温仪根据设定的灰度系数确定所接受红外辐射能的放大倍数，并计算物体的真实温度；反过来，当知道物体的真实温度时，就可以反推出物体的灰度系数[7,8]。

　　实际测量纺织品的灰度系数时候，可以在被测物体的表面贴上一块灰度系数为1为已知的材料，在温度达到平衡状态时，用测温仪测出未覆盖温度T1和覆盖部分的温度T2，便可以求出该物体的灰度系数。

　　，其中n由传感器决定。

　　2．SoC系统的SpecC描述

　　嵌入式系统快速发展，系统复杂度的增

　　加提高了嵌入式系统的设计难度。按照传统

　　方法设计当今的SoC需要靠多种语言来完成:系统描述语言、硬件描述语言、还有硬件验证语言以及软件编程语言C/C++，Java等。未来的系统级设计是结合传统硬件描述语言和当代软件工程技术，具有完备的类型系统，支持继承、多态等面向对象技术和高抽象级IP交换，并方便高层综合的设计语言，而基于C的SpecC是目前较好的选择。

　　SpecC是在原有HDL难以满足设计要求

　　的情况下产生的，它是从SpecCharts语言发展而来的，继承了SpecCharts语言的许多特性，二者的最大区别就是SpecCharts语言是基于VHDL语言的，而SpecC则是基于C语言的。SpecC通过直接扩充ANSI C语言语义对SoC系统设计所必须的行为、结构层次、并发、通信、同步等概念进行抽象，形成ANSI C的真超集。用户首先使用SpecC编译器进行编译，生成ANSI C代码，然后再和任何符合该模拟API的模拟库连接，产生可执行文件。

　　SpecC语言具有以下特征[5,6]：

　　1.更高的设计和编码抽象级；

　　2.支持IP重用，包括算法级甚至系描述

　　级的IP重用；

　　3.可直接进行综合，不需要翻译成统合的语言描述；

　　4.开放的源代码支持

　　3．SpecC语言描述的基本结构

　　下图是对该系统的SpecC模型表示，其功能是数据（温度）采集模块b1将数据写入，经过数据处理模块B的处理，最后由数据显示模块b2读出。

　　模型采用了共享变量和通道两种不同的方法来描述通信，图1中系统用SepcC语言描述如下：

　　

　　图1 利用SpecC模型描述的系统

　　interface T{

　　void Measure(float x);

　　};//描述接口 T

　　interface D{

　　float Display(void);

　　};//描述接口 D

　　channel C implement T,D{

　　float Data;

　　bool Valid;

　　void Measure(float x){

　　Data = x;

　　Valid = true;

　　}

　　float Display(){

　　while(!Valid)

　　waitfor(10);

　　return(Data);

　　}

　　};//描述Channel C

　　behavior B1(in float p1,T p2,out float p3)

　　{

　　void main(void){

　　e(p1);

　　}

　　};//描述行为B1

　　behavior B2(in float p1,D p2,out float p3)

　　{

　　void main(void){

　　p3 = y();

　　}

　　};//描述行为B2

　　behavior B (in float p1,out float p2){

　　int c1;

　　C c2;

　　B1 b1(p1,c2,c1);

　　B2 b2(c1,c2,p1);

　　vid main(void){

　　par{();

　　();

　　}

　　}

　　};//描述行为B

　　注：Measure(float ) 表示温度的测量

　　Display(void ) 表示数据的现实

　　使用SpecC语言产生的系统描述通常由behavior,channel和interface组成。Behavior是一个类，由端口、实例化的组件、私有变量和一个main函数组成。一个behavior可以和其它的behavior或channel通过接口通信。一个behavior若被称为复合行为，则说明它还可以被分解为一系列的子行为，否则，就是叶子行为。图1中的行为B就是复合行为，行为b1、b2则是叶子行为。

　　对行为的描述见程序中对B、b1、b2的描述。

　　channel是用来隐藏通信细节的类，它由一组变量和函数组成，其中的函数描述了通信的方法。如图1中的通道c2，通道的描述见程序中对C的描述。

　　Interface连接了behavior和channel，它声明了通信的方法，这些通信的方法会在channel中定义，如图1

中的interface T和D.

　　上例定义了行为B，它包含了两个子行为b1和b2，并且b1和b2是并发执行的，且通过浮点数c1和通道c2通信。

　　4．小结

　　嵌入式系统面临着新的发展阶段，系统复杂度的增加提高了设计的难度，而更大的市场压力则要求更短的TTM，继而提高了描述语言所处的层次，语言表达能力也随之提高，SpecC语言的优势之处从而体现出来。

　　我们相信，作为SoC系统级描述语言来说，SpecC语言无疑是最佳的选择。

参考文献：
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