基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前基于FPGA(Field Programmable Gate Array)嵌入式系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于航空、智能家電和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域,尤其在航空領(lǐng)域系統(tǒng)遠(yuǎn)程升級(jí)維護(hù)極其重要。由于嵌入式系統(tǒng)硬件資源有限,需通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)硬件資源復(fù)用。靜態(tài)重構(gòu)會(huì)終止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行,影響系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。而動(dòng)態(tài)重構(gòu)能在不影響其它功能情況下,實(shí)現(xiàn)新功能配置,對(duì)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展尤為重要。單核處理器往往能較好處理某一任務(wù),但異構(gòu)多核系統(tǒng)組合具有不同優(yōu)勢(shì)的處理器,

2、可高效完成復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。
　　本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于異構(gòu)多核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC(System on a Programmable Chip)系統(tǒng),其硬件子系統(tǒng)采用EAPR(Early Access Partial Reconfiguration)方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循MVC(Model View Controller)框架的業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)顯示分離思想。首先對(duì)硬件子系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),其中包括有32位符號(hào)整型加法器和

3、乘法器可重構(gòu)IP核及其接口模塊、遠(yuǎn)程重構(gòu)所需的以太網(wǎng)、內(nèi)部配置訪問端口ICAP和CF卡接口控制模塊等的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用所設(shè)計(jì)的這些功能模塊實(shí)現(xiàn)了基于單MicroBlaze軟核的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)可重構(gòu)SoPC。此后使用MicroBlaze核和PowerPC硬核構(gòu)成異構(gòu)多核架構(gòu),PowerPC主處理器負(fù)責(zé)硬件資源局部重構(gòu)等工作,MicroBlaze處理器負(fù)責(zé)軟件程序運(yùn)算驗(yàn)證工作。最終融合所設(shè)計(jì)的各個(gè)功能模塊,經(jīng)布局布線配置完成完整的硬件子系統(tǒng)。軟件子

4、系統(tǒng)運(yùn)用YUI等Web前臺(tái)技術(shù)完成了頁面展示和事件響應(yīng);通過XHR注入技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Web命令異步傳輸;使用C語言實(shí)現(xiàn)了包括動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)、多核交互驗(yàn)證、文檔瀏覽、更新配置文件等功能的后臺(tái)Web服務(wù)。
　　兩個(gè)SoPC都具有遠(yuǎn)程局部重構(gòu)加法器、乘法器和空操作功能,可進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級(jí)和切換,Web網(wǎng)頁能實(shí)時(shí)顯示操作響應(yīng)時(shí)延和重構(gòu)狀態(tài)信息。系統(tǒng)操作方便易于維護(hù),尤其設(shè)計(jì)的異構(gòu)雙核架構(gòu)和在線升級(jí)使系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng),有效降低了系統(tǒng)重構(gòu)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)證明