基于RISC-V的桥梁支座监测芯片及设计系统、方法

技术领域

本发明涉及芯片设计技术领域，具体是基于RISC-V的桥梁支座监测芯片及设计系统、方法。

背景技术

目前桥梁支座的监测主要通过传统的手工和目测的方法进行，由于墩台较高，而且梁、板与墩台之间的净空很小，检测工作不仅非常不便，而且具有一定的危险性；最主要的是这种检测方法无法确定支座的实际工作性能，也无法监测支座的受力情况及桥梁结构的健康状况。

为解决现有桥梁检测技术在支座监测的局限性，拟在支座内部设置智能芯片测试装置，形成智能支座，开展压缩变形、剪切变形、受力不均等监测；为此，本发明提出基于RISC-V的桥梁支座监测芯片及设计系统、方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于RISC-V的桥梁支座监测芯片及设计系统、方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计系统，包括信息发布模块、建议上传模块、信息制定模块、展示评论模块、设计修正模块、芯片开发模块以及开发监测模块；

所述信息发布模块用于管理人员发布关于监测芯片设计的调查问卷；所述建议上传模块用于工程师访问信息发布模块并根据调查问卷编辑针对监测芯片设计的建议信息，并将编辑的建议信息上传至云端服务器；

所述云端服务器用于将工程师编辑的建议信息审核过滤后，将对应的功能需求按照重要度值ZY的大小进行排序并传输至信息制定模块；

所述信息制定模块用于选取预设数量的功能需求来制定监测芯片设计信息，并将所述监测芯片设计信息传输至信息发布模块进行展示；

所述展示评论模块与信息发布模块相连接，工程师通过手机终端进入展示评论模块，对信息发布模块显示的监测芯片设计信息进行浏览、评论；

所述设计修正模块与展示评论模块相连接，用于管理人员根据工程师的浏览、评论对制定的监测芯片设计信息进行修改完善；之后将监测芯片设计信息的最终决定传输至云端服务器进行存储；

所述芯片开发模块用于工程师通过芯片开发工具进行监测芯片开发；所述开发监测模块用于对监测芯片的开发进程进行监测，并将监测到的芯片开发过程中产生的数据信息整理成芯片开发日志存储于数据库中。

进一步地，所述云端服务器对建议信息的审核过滤步骤为：

对接收到的建议信息进行信息汇总，提取对应的功能需求；统计同一功能需求的出现次数为建议频次P1；获取所述功能需求的编辑人身份信息；

调取所述编辑人的芯片设计记录；根据所述芯片设计记录计算得到所述编辑人的设计优值SY；所述芯片设计记录包括设计参与时长、设计评分；

将所有编辑人的设计优值进行求和得到设优总值Tz；利用公式ZY=P1×b3+Tz×b4计算得到所述功能需求的重要度值ZY，其中b3、b4均为系数因子。

进一步地，根据所述芯片设计记录计算得到设计优值SY；具体包括：

统计所述编辑人的芯片设计次数为C1；将每次的设计参与时长、设计评分依次标记为CTi、CPi；利用公式CFi=CTi×a1+CPi×a2计算得到所述编辑人的设计关联值CFi；其中a1、a2为系数因子；

将设计关联值CFi与预设设计阈值相比较；统计CFi大于预设设计阈值的次数占比为Zb1，当CFi大于预设设计阈值时，获取CFi与预设设计阈值的差值并进行求和得到超设总值GZ；利用公式CJ=Zb1×a3+GZ×a4计算得到超设吸引值CJ，其中a3、a4均为比例因子；利用公式SY=C1×b1+CJ×b2计算得到所述编辑人的设计优值SY，其中b1、b2均为系数因子。

进一步地，所述芯片开发模块包括功能设计单元、代码检索单元、代码筛选单元以及代码编写单元；

所述功能设计单元用于根据制定的监测芯片设计信息进行芯片开发设计，得到芯片设计模型；所述代码检索单元用于从源码库内检索芯片设计模型所需的源代码；所述代码筛选单元用于对源码库中检索得到的源代码进行筛选并进行分析，得到对应的源代码；

所述代码编写单元用于根据芯片设计模型构建的模型框架为主体，利用对应的源代码对模型框架进行填充；构建能够实现监测芯片设计信息所要求功能的完整软件代码。

进一步地，管理人员可通过数据库制定下一阶段的开发工作，并将制定的开发工作传回芯片开发模块。

进一步地，基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计方法，包括：

步骤一：管理人员通过信息发布模块发布关于监测芯片设计的调查问卷；以及工程师通过建议上传模块根据调查问卷编辑针对监测芯片设计的建议信息并将编辑的建议信息上传至云端服务器；

步骤二：云端服务器用于将工程师编辑的建议信息审核过滤后，将对应的功能需求按照重要度值ZY的大小进行排序并传输至信息制定模块；

步骤三：所述信息制定模块用于选取预设数量的功能需求来制定监测芯片设计信息，并将所述监测芯片设计信息传输至信息发布模块进行展示；

步骤四：工程师通过手机终端进入展示评论模块，对信息发布模块显示的监测芯片设计信息进行浏览、评论；管理人员根据工程师的浏览、评论对制定的监测芯片设计信息进行修改完善；

步骤五：工程师通过芯片开发模块进行监测芯片开发，并通过开发监测模块对监测芯片的开发进程进行监测，并将监测到的芯片开发过程中产生的数据信息整理成芯片开发日志存储于数据库中。

进一步地，基于RISC-V的桥梁支座监测芯片，应用上述基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计方法制得，包括电源部分、主处理系统和协处理系统；所述电源部分用于为主处理系统和协处理系统供电；

所述主处理系统包括RISC-V核、系统总线桥和系统子模块，RISC-V核和系统子模块通过系统总线桥连接；主处理系统用于完成所设计的芯片的基本功能；

所述协处理系统包括协处理器、协系统总线桥和智能算法子模块，协处理器和智能算法子模块通过协系统总线桥连接；协处理系统用于完成所设计的芯片的智能算法分析和判断。

进一步地，其中，系统总线桥和协系统总线桥连接，用于主处理系统部分和协处理系统部分之间的通信和数据交互；通过集成协系统使得该芯片具备桥梁支座智能化感知能力、无线连接以及支座病害分析数据存储功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中工程师通过建议上传模块根据调查问卷编辑针对监测芯片设计的建议信息并将编辑的建议信息上传至云端服务器；云端服务器用于将工程师编辑的建议信息审核过滤后，将对应的功能需求按照重要度值ZY的大小进行排序并传输至信息制定模块；信息制定模块用于选取预设数量的功能需求来制定监测芯片设计信息，并将监测芯片设计信息传输至信息发布模块进行展示；使得制定的监测芯片设计信息更加贴合工程需求，提高芯片开发效率；

工程师通过手机终端进入展示评论模块，对信息发布模块显示的监测芯片设计信息进行浏览、评论；管理人员根据工程师的浏览、评论对制定的监测芯片设计信息进行修改完善，进一步优化设计，提高监测芯片设计层次；工程师通过芯片开发模块进行监测芯片开发，并通过开发监测模块对监测芯片的开发进程进行监测，并将监测到的芯片开发过程中产生的数据信息整理成芯片开发日志存储于数据库中，管理人员可通过数据库制定下一阶段的开发工作，并将制定的开发工作传回芯片开发模块；提高芯片开发效率；

本发明中监测芯片采用系统总线实现各功能模块之间的通信，并通过内部集成ANN加速模块实现相关字符识别功能，采用开放的RISC-V质量架构，通过实现基本的硬件循环，向量运算等功能，满足物联网数据的基本运算需求，并通过集成加速度控制模块，应变模块等，来实现桥梁支座病害监测的专业性；同时在RISC-V的架构上增加了协处理器，实现了桥梁支座病害监测的智能化和数字化；桥梁支座病害监测智能算法融合，分析判断支座的健康状态，实现桥梁支座智能化监测简便化、精确化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计系统的系统框图。

图2为本发明基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计方法的原理框图。

图3为本发明基于RISC-V的桥梁支座监测芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计系统，包括信息发布模块、建议上传模块、云端服务器、信息制定模块、展示评论模块、设计修正模块、芯片开发模块、数据库以及开发监测模块；

信息发布模块用于管理人员发布关于监测芯片设计的调查问卷；

建议上传模块与信息发布模块相连接，用于工程师访问信息发布模块并根据调查问卷编辑针对监测芯片设计的建议信息；并将编辑的建议信息上传至云端服务器；云端服务器用于将工程师编辑的建议信息审核过滤后，将对应的功能需求传输至信息制定模块；

云端服务器对建议信息的审核过滤步骤为：

对接收到的建议信息进行信息汇总，提取对应的功能需求；统计同一功能需求的出现次数为建议频次P1；获取功能需求的编辑人身份信息；

调取编辑人的芯片设计记录；芯片设计记录包括设计参与时长、设计评分；统计编辑人的芯片设计次数为C1；

将每次的设计参与时长、设计评分依次标记为CTi、CPi；利用公式CFi=CTi×a1+CPi×a2计算得到编辑人的设计关联值CFi；其中a1、a2为系数因子；将设计关联值CFi与预设设计阈值相比较；

统计CFi大于预设设计阈值的次数占比为Zb1，当CFi大于预设设计阈值时，获取CFi与预设设计阈值的差值并进行求和得到超设总值GZ；利用公式CJ=Zb1×a3+GZ×a4计算得到超设吸引值CJ，其中a3、a4均为比例因子；

利用公式SY=C1×b1+CJ×b2计算得到编辑人的设计优值SY，其中b1、b2均为系数因子；

将所有编辑人的设计优值进行求和得到设优总值Tz；利用公式ZY=P1×b3+Tz×b4计算得到功能需求的重要度值ZY，其中b3、b4均为系数因子；

云端服务器用于将对应的功能需求按照重要度值ZY的大小进行排序并将排序后的功能需求依次传输至信息制定模块；

信息制定模块用于接收对应的功能需求并选取预设数量的功能需求来制定监测芯片设计信息；并将监测芯片设计信息传输至信息发布模块进行展示；

展示评论模块与信息发布模块相连接，工程师通过手机终端进入展示评论模块，对信息发布模块显示的监测芯片设计信息进行浏览、评论；

设计修正模块与展示评论模块相连接，用于管理人员根据工程师的浏览、评论对制定的监测芯片设计信息进行修改完善；之后将监测芯片设计信息的最终决定传输至云端服务器进行存储；

芯片开发模块用于工程师通过芯片开发工具进行监测芯片开发；芯片开发模块包括功能设计单元、代码检索单元、代码筛选单元以及代码编写单元；功能设计单元用于根据制定的监测芯片设计信息进行芯片开发设计，得到芯片设计模型；代码检索单元用于从源码库内检索芯片设计模型所需的源代码；代码筛选单元用于对源码库中检索得到的源代码进行筛选并进行分析，得到对应的源代码；

代码编写单元用于根据芯片设计模型构建的模型框架为主体，利用对应的源代码对模型框架进行填充；构建能够实现监测芯片设计信息所要求功能的完整软件代码；

开发监测模块用于对监测芯片的开发进程进行监测，并将监测到的芯片开发过程中产生的数据信息整理成芯片开发日志存储于数据库中，从而实时保存芯片开发的数据信息；使得管理人员通过数据库了解到当日的芯片开发进度，管理人员可通过数据库制定下一阶段的开发工作，并将制定的开发工作传回芯片开发模块；

基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计方法，应用于上述基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计系统，包括如下步骤：

步骤一：管理人员通过信息发布模块发布关于监测芯片设计的调查问卷；以及工程师通过建议上传模块根据调查问卷编辑针对监测芯片设计的建议信息并将编辑的建议信息上传至云端服务器；

步骤二：云端服务器用于将工程师编辑的建议信息审核过滤后，将对应的功能需求按照重要度值ZY的大小进行排序并传输至信息制定模块；

步骤三：信息制定模块用于选取预设数量的功能需求来制定监测芯片设计信息，并将监测芯片设计信息传输至信息发布模块进行展示；

步骤四：工程师通过手机终端进入展示评论模块，对信息发布模块显示的监测芯片设计信息进行浏览、评论；管理人员根据工程师的浏览、评论对制定的监测芯片设计信息进行修改完善；

步骤五：工程师通过芯片开发模块进行监测芯片开发，并通过开发监测模块对监测芯片的开发进程进行监测，并将监测到的芯片开发过程中产生的数据信息整理成芯片开发日志存储于数据库中。

基于RISC-V的桥梁支座监测芯片，根据上述基于RISC-V的桥梁支座监测芯片设计方法制得，包括电源部分、主处理系统和协处理系统；

电源部分用于为主处理系统和协处理系统供电；主处理系统包括RISC-V核、系统总线桥和系统子模块，RISC-V核和系统子模块通过系统总线桥连接；主处理系统用于完成所设计的芯片的基本功能；

协处理系统包括协处理器、协系统总线桥和智能算法子模块，协处理器和智能算法子模块通过协系统总线桥连接；协处理系统用于完成所设计的芯片的智能算法分析和判断；

其中，系统总线桥和协系统总线桥连接，用于主处理系统部分和协处理系统部分之间的通信和数据交互；通过集成协系统使得该芯片具备桥梁支座智能化感知能力，使得该芯片具备无线连接，支座病害分析的数据存储等智能识别功能；

本发明采用系统总线实现各功能模块之间的通信，并通过内部集成ANN加速模块实现相关字符识别功能，采用开放的RISC-V质量架构，通过实现基本的硬件循环，向量运算等功能，满足物联网数据的基本运算需求，并通过集成加速度控制模块，应变模块等，来实现桥梁支座病害监测的专业性；

本发明在RISC-V的架构上增加了协处理器，实现了桥梁支座病害监测的智能化和数字化；桥梁支座病害监测智能算法融合，分析判断支座的健康状态，实现桥梁支座智能化监测简便化、精确化；

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。