[发明专利]基于心电算法加速的双核SoC架构及其工作方法

说明书

本公开提供了一种基于心电算法加速的双核SoC架构及其工作方法，其特征在于，包括CPU单元以及与所述CPU单元通过总线连接的DDR子系统、AXI子系统、AHB子系统以及APB子系统，所述CPU单元采用基于RISC‑V的双核处理器，所述AHB子系统、DDR子系统以及AXI子系统与所述CPU单元通过与所述总线控制器相连的高速片上总线连接；所述APB子系统与所述CPU通过与所述总线控制器连接的低速片上总线连接；其中，所述AXI子系统中链接有心电算法加速单元，所述心电算法加速单元采用灵活可配置的卷积硬件加速器。

技术领域

本公开属于集成电路处理器与心电监测技术领域，尤其涉及一种基于心电算法加速的双核SoC架构及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着社会的发展，人们越来越注重自身的身体健康，尤其心脑血管相关的方面，现代社会的工作压力比较大，生活节奏比较快，人们患有心脑血管相关病症的风险越来越大，我们需要更好监测手段来积极帮助人们进行健康监测、预警，这就要求我们的监测设备具有便携性、小型化、灵敏度高。

发明人发现，现存的心电采集方式基本都是采用软件在处理器中进行实现，这些软件包括大量的逻辑运算，因此，其功耗需求较大、准确度严重依赖软件本身集成的算法，无法满足当前心电监测设备对便携性、小型化以及灵敏度的要求；同时，现有方法并未考虑心电采集的心电采集方式数据的隐私性及安全性，采集的心电信号极易被窃取，导致用户的隐私数据被泄露。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种基于心电算法加速的双核SoC架构及其工作方法，所述方案通过将心电处理算法采用数字逻辑表示的方式在芯片中进行实现，解决了现有心电采集方式通过软件在处理器中实现功耗较高的问题，具有更高的处理速度和精度；同时，通过集成加解密运算单元，对采集的心电信号进行加密，有效保证了用户的隐私安全。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于心电算法加速的双核SoC架构，包括CPU单元以及与所述CPU单元通过总线连接的DDR子系统、AXI子系统、AHB子系统以及APB子系统，所述CPU单元采用基于RISC-V的双核处理器，所述AHB子系统、DDR子系统以及AXI子系统与所述CPU单元通过与所述总线控制器相连的高速片上总线连接；所述APB子系统与所述CPU通过与所述总线控制器连接的低速片上总线连接；其中，所述AXI子系统中链接有心电算法加速单元，所述心电算法加速单元采用灵活可配置的卷积硬件加速器。

进一步的，所述CPU单元还通过与所述总线控制器相连的高速片上总线连接有加解密运算单元，用于对采集的心电数据进行加密处理。

进一步的，所述心电算法加速单元采用以卷积神经网络和小波变换为核心的加速电路。

进一步的，所述心电算法加速单元包括可重配置的卷积运算单元、适应不同卷积核的输入缓存单元以及数据重排单元。

进一步的，所述卷积运算单元，其用于执行卷积运算中的基本运算，其中，对于输入的数据采用并行计算的方式，支持若干卷积核尺寸。

进一步的，所述输入缓存单元，其用于对输入的特征图进行缓存，并针对不同尺寸的卷积核，生成对应的窗口进行卷积计算。

进一步的，所述数据重排单元中的前处理单元用于对输入的数据进行小波变换；或，对输入缓存的数据进行划分和重排处理，实现输入特征图在卷积运算单元上的不同映射关系，其中，所述不同映射关系对应不同的计算模式，所述映射方式由外部配置决定，通过外部配置的设置可实现映射方式的灵活配置。

根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种基于心电算法加速的双核SoC架构的工作方法，其利用上述的基于心电算法加速的双核SoC架构，包括：

挂载于AXI的高速总线上的心电算法加速单元与CPU单元进行通信；