一种基于FPGA的可重构计算系统设计

专利名称：一种基于FPGA的SoC原型验证系统
专利类型：发明专利
发明人：侯庆庆,桂江华,李文学,魏江杰,杨楚玮,杨露申请号：CN202010680950.9
申请日：20200715
公开号：CN111898328A
公开日：
20201106
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种基于FPGA的SoC原型验证系统，属于SoC芯片设计技术领域。

所述基于FPGA的SoC原型验证系统包括FPGA、SPI模块、SCI模块、GMAC模块、CAN模块、AD9653模块、ADS5409模块、AD9779模块、JTAG接口、QTH接口、时钟模块和电源模块，利用FPGA作为SoC芯片验证的主要载体，模拟SoC芯片的实际运行,可满足SoC内嵌可重构算法单元验证的需
求，AD9653/ADS5409采集的信号，经可重构算法单元处理后，由AD9779转换成模拟信号输出。

用本系统对芯片进行软硬件的协同验证，增加验证的覆盖率，查找设计中是否存在缺陷，弥补了仿真验证速度问题，保证SoC设计的可靠性和正确性。

申请人：中国电子科技集团公司第五十八研究所
地址：214000 江苏省无锡市滨湖区惠河路5号
国籍：CN
代理机构：无锡派尔特知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：杨立秋
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简单可重构计算阵列电路
简单可重构计算阵列电路是一种基于FPGA（现场可编程门阵列）技术的电路设计，它可以实现多种不同的计算任务。

这种电路设计的主要特点是可以通过重新编程来改变电路的功能，从而实现不同的计算任务。

简单可重构计算阵列电路的设计思路是将多个计算单元组合在一起，形成一个阵列。

每个计算单元都可以执行特定的计算任务，例如加法、乘法、逻辑运算等。

通过对这些计算单元的组合和编程，可以实现不同的计算任务。

简单可重构计算阵列电路的优点在于它可以根据不同的计算任务进行重新编程，从而实现更高效的计算。

这种电路设计可以应用于各种领域，例如图像处理、信号处理、机器学习等。

简单可重构计算阵列电路的实现需要使用FPGA技术。

FPGA是一种可编程的逻辑器件，可以通过编程来实现不同的电路功能。

在设计简单可重构计算阵列电路时，需要选择合适的FPGA芯片，并使用相应的设计工具进行编程。

简单可重构计算阵列电路是一种高效、灵活的电路设计，可以实现多种不同的计算任务。

它的实现需要使用FPGA技术，并进行相应的编程。

这种电路设计可以应用于各种领域，具有广泛的应用前景。

基于fpga 的toe 系统设计与实现-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它可以根据用户的需求进行灵活的逻辑电路重构。

TOE（TCP/IP Offload Engine）系统是一种通过硬件加速的方式来提高网络性能的解决方案。

本文将介绍基于FPGA的TOE系统的设计与实现。

随着互联网的普及和发展，网络通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

然而，传统的软件实现方式在高速网络环境下往往无法满足大规模数据通信的需求。

为了克服这样的问题，TOE系统应运而生。

TOE系统通过将TCP/IP协议的处理功能从通用计算机系统中分离出来，并放置在专用硬件中，以提高网络数据包的处理能力。

而FPGA作为一种灵活、可重构的芯片，能够满足TOE系统中对于高性能、低延迟的硬件加速需求。

本文将分析FPGA技术的基本原理和特点，探讨TOE系统的设计原理以及FPGA在TOE系统中的应用。

通过对TOE系统的设计与实现进行总结与展望，将提供对于基于FPGA的TOE系统设计的理论和实践指导。

通过本文的研究，我们可以深入了解基于FPGA的TOE系统在优化网络性能方面的巨大潜力，以及其在适应未来高速网络发展的前景。

我们相信，基于FPGA的TOE系统将在未来网络通信领域发挥重要作用，并为网络性能的提升做出积极的贡献。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了文章的背景和目的，提供了对整篇文章的整体理解。

首先，概述了基于FPGA的TOE系统设计与实现的主题，并简要介绍了TOE系统和FPGA技术的背景和重要性。

接着，给出了整篇文章的结构和章节划分，以便读者能够清晰地了解每个部分的内容。

最后，说明了本文的目的，即通过对FPGA在TOE系统设计与实现中的应用进行探讨，促进TOE系统的发展和未来的研究。

Analysis of the Fundamental and ImplementationMethod about Dynamic R ecofigurable FPGAQIN Xiang2Ju1,2,ZHU Ming2Cheng2,ZH ANG Tai2Yi2,3,WEI Zhong2Yi11.Eletronic&Information Dpt.XI’AN Institute o f Technology and Engineering Science,Xi’an710048,China;2.Collegeo fInformation Engineering o f Shenzhen Univer sity,Shenzhen516080,China;3.Eletronic&Information Dpt.XI’AN Jiaotong Univer sity,Xi’an710049,ChinaAbstract:　Dynamic Recon fogurable Field Programmable G ate Array(DR2FPG A)can con figure its partial or total logic res ources at run time,and change its functions on system in high speed.This paper presents s ome studies of DR2 FPG A,including basic architecture,recon figuration fundamental,C AD tools and im plement methods.Application of DR2FPG A is useful for designing high2performance systems,and helps to save hardware res ources.K ey w ords:　FPG A;static recon figuration;dynamic recon figuration;total recon figuration;partial recon figuration EEACC:　1265B;1130BFPG A动态可重构技术原理及实现方法分析覃祥菊1,2,朱明程2,张太镒1,3,魏忠义11.西安工程科技学院电子与信息工程系　,西安　710048;2.深圳大学E DA中心,深圳516080;3.西安交通大学电信学院,西安　710049摘要:FPG A动态重构技术主要是指对于特定结构的FPG A芯片,在一定的控制逻辑的驱动下,对芯片的全部或部分逻辑资源实现在系统的高速的功能变换,从而实现硬件的时分复用,,节省逻辑资源。

基于模块化设计方法实现FPGA动态部分重构动态部分重构可以通过两种方法实现：基于模块化设计方法(Module-BasedParTIalReconfiguration)和基于差别的设计方法(Difference-BasedPartialReconfiguration)，本文以基于模块化设计为例说明实现部分重构的方法。

1FPGA配置原理简介本文针对Xilinx公司的FPGA进行研究，支持模块化动态部分重构的器件族有Virtex/-II/-E和Virtex-IIPro。

Xilinx公司FPGA是基于SRAM工艺的，包括配置逻辑块(CLBs)，输入输出块(IOBs)，块RAMs，时钟资源和动态部分重构可以通过两种方法实现：基于模块化设计方法(Module-Based ParTIal Reconfiguration)和基于差别的设计方法(Difference-Based Partial Reconfiguration)，本文以基于模块化设计为例说明实现部分重构的方法。

1 FPGA配置原理简介本文针对Xilinx公司的FPGA进行研究，支持模块化动态部分重构的器件族有Virtex/-II/-E和Virtex-II Pro。

Xilinx公司FPGA是基于SRAM工艺的，包括配置逻辑块(CLBs)，输入输出块(IOBs)，块RAMs，时钟资源和编程布线等资源[2]。

CLBs是构造用户所需逻辑的功能单元，IOBs提供封装引腿与内部信号引线的接口。

可编程互连资源提供布线通道连接可配置元件的输入和输出到相应的网络。

存储在内部配置存储器单元中的数值决定了FPGA实现的逻辑功能和互接方式。

Virtex FPGA的配置存储器是由配置列(Configuration Columns)组成的，这些配置列以垂直阵列的方式排列，如图1给出了Virtex-E XCV600E器件的配置列构成图。

配置存储器可分为五种配置列：Center 列包含四个全局时钟的配置信息;两个IOB 列存储位于器件左边和右边所有IOBs的配置信息;CLB列存储FPGA基本逻辑功能的配置信息;Block SelectRAM Content列存储内部块RAM的配置信息;Block SelectRAM Interconnect列存储内部块RAM间互联的配置信息[3]。

F PG A的可重构测控系统应用设计3■泰山学院 王春玲　刘磊　摘　要可重构器件技术的发展和测控系统结构模式的通用化是实现可重构测控系统的前提。

通过对常规计算机测控系统存在的问题、结构模式和多任务特征以及可重构器件技术发展的分析,提出基于FPGA器件设计可重构测控系统平台的设想,对可重构测控系统设计原则、硬件结构单元设计和软件重构方法进行了分析,并给出应用于雷达信号实时侦测的基于CPCI总线的可重构测控系统硬件设计的实例。

　关键词可重构测控系统可重构器件可重构主控制器雷达信号侦测1可重构测控系统的提出测控系统一般是指基于计算机实现数据采集和控制的系统。

测控系统在工业现场控制、家庭数字化管理、通信和网络等方面应用广泛,并不断向低成本、高速、高性能、智能化、开放化方向迈进。

但现代测控系统在设计和应用中仍然面临不少的难题:①设计速度难以适应产品更新换代的快速变化。

一般测控系统的设计都是针对某个特定的任务,从设计到投入使用的周期至少1～2年,甚至长达4～5年。

因此,在设计阶段堪称先进的方案往往在投入使用伊始就已落后了。

②设计方案功能固定,通用性差,难以满足不同层次、不断变化的用户需求。

测控系统设计针对具体用户,配置各异,通用性较差。

如何满足不同用户、不同层次的需要,尤其是多任务用户需要是一大难题。

③虚拟仪器技术的应用使得软件重构成为可能,但是达到还难以达到硬件重构和“即插即用”的效果。

因此,研究一种软硬件可重构、开放化、普适性的测控系统,对于实现测控系统的快速、开放式设计,降低用户使用成本具有很高的应用价值。

本文基于现代测控系统的通用化结构特征和可重构的现场可编程门阵列FPGA技术的发展,提出一种可重构测控系统(Reconfigurable Mo2 nito ring System,RMS)的设计构想,并给出其应用实例。

1.1　测控系统的结构模式和多任务特征随着计算机软硬件技术和测控技术的不断深入融合,现代测控系统在结构上呈现出通用化特征,即“系统前端3泰山学院科研立项重点项目(项目编号622)。