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基于FPGA的动态可重构系统设计与实现

作者: 时间:2010-08-18 来源:网络 收藏


  (1)全局重构。对器件或系统能且只能进行全部的重新配置。在配置过程中,计算的中间结果必须取出存放在额外的存储区,直到新的配置功能全部下载完为止,重构前后电路相互独立,没有关联。

  (2)局部重构。对重构器件或系统的局部重新配置,与此同时,其余局部的工作状态不受影响。局部重构对减小重构的范围和单元数目,大大缩短重构时间,占有相当的优势。

  2 基于的局部技术

  2.1 具有局部功能的

  过去大家普遍进行动态重构研究的FPGA主要有Xilinx公司的XC6200系列和Atmel公司的AT6000系列等。它们也是基于SRAM结构,但是SRAM的各个单元能够单独访问配置,即局部重构。它们的功能互不影响,因而具有局部重构的特征。这样做的优点显著,但也会付出增大硬件电路规模和功耗的代价。最终要实现电子系统的完全实时重构,应采用结构上具有动态局部重构功能的FPGA器件,如Xilinx公司的Virtex-4系列。

  2.2 基于FPGA局部技术主要特征及典型原理

  FPGA局部动态可重构技术的特征就是将整体按功能或按时序分解为不同的组合,并根据实际需要,分时对芯片进行局部动态重构,以较少的硬件资源实现较大的时序系统整体功能。图3给出一种典型的FPGA局部动态可重构。由图3可以看出,在外部逻辑的控制下,可以实时动态地对芯片逻辑实现局部重构。通过控制布局、布线的资源,实现系统的动态重构。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/191610.htm



  2.3 FPGA实现局部动态可重构的结构要求

  要使FPGA有效地实现实时系统动态重构,FPGA在结构上必须满足以下要求:

  (1)不仅具有可重新编程能力,同时可动态进行系统资源地重新配置,而不会破坏器件中全局或局部逻辑操作能力。很多传统的FPGA把配置数据存放在外部的串行EPROM中。这种方式有3个缺点:重构之前整个FPGA必须停止工作;只是对整个FPGA进行重构;重构时FPGA中以前的内部状态无法保存。新的能够实现动态可重构的FPGA不需要在重构之前触发复位信号,而是将FPGA芯片中的一局部逻辑电路的时钟关闭,然后重新配置逻辑电路,最后恢复时钟信号。

  (2)FPGA内部配置信息对称,记载任何时刻,任何通用的基本逻辑功能可以配置于器件的任何一个位置,运用简单模型组合去实现设汁中的复杂功能。

3 基于FPGA的可重构演示系统的设计与实现

  3.1 演示验证系统的硬件组成及各部分功能


  (1)演示验证系统的硬件组成,如图4所示。ARM处理器片内具有256 KB的片上SRAM存储器、2 MB容量FLAsH存储器。主要是对sPARTEN-3AN系列的FPGA进行控制,控制其调取FLASH存储器中的重构方案;FLAsH存储器的并行数据通过ARM转换成串行;ARM中自带的FLAsH存储器用来存放程序;



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