基于演化硬件的電磁仿生電路分析.pdf

1、演化硬件(Evolvable Hardware, EHW)是一項(xiàng)集合了可編程邏輯器件、人工智能學(xué)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和容錯(cuò)機(jī)制學(xué)的多學(xué)科研究。它實(shí)質(zhì)上是一種硬件電路，可依據(jù)外部環(huán)境的變化而動(dòng)態(tài)地、自主地改變自身的結(jié)構(gòu)和功能以適應(yīng)周圍生存環(huán)境的變化。目前，EHW技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電磁仿生電路初期研究的技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)繁雜電路的自動(dòng)設(shè)計(jì)、從而獲得新穎、優(yōu)化和具備自我修復(fù)功能的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為研究目的；包括演化算法(Evolutionary Alg

2、orithm, EA)和可編程邏輯器件(Programmable Logic Devices, PLDs)兩方面內(nèi)容，是二者的有機(jī)融合。
　　本論文分析了進(jìn)化算法的實(shí)現(xiàn)及可編程器件的編碼配置，以Xilinx公司的Spartan3E系列開發(fā)板為演化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、以硬件設(shè)計(jì)工具集成軟件開發(fā)環(huán)境(Integrated Software Environment, ISE)及嵌入式開發(fā)套件(Embedded Development Kit, E

3、DK)相結(jié)合，研究了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的軟硬件協(xié)同工作模式，并完成了對(duì)簡(jiǎn)單數(shù)字電路的在片自演化設(shè)計(jì)。具體工作為：
　　1、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　構(gòu)建了基于虛擬可重構(gòu)技術(shù)(Virtual Reconfigurable Circuits, VRC)的可編程片上系統(tǒng)(System On Programmable Chip, SOPC)自演化過(guò)程的硬件電路，該部

4、分內(nèi)容包括對(duì)虛擬可重構(gòu)電路陣列及Microblaze軟核處理器的建立。其中，虛擬可重構(gòu)電路是演化硬件實(shí)現(xiàn)的演化模板，而 Microblaze處理器完成對(duì)該虛擬可重構(gòu)電路的可進(jìn)化核(Intelligent Property, IP)定制，二者相連并通過(guò)硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)、生成配置位流被下載至可編程器件內(nèi)運(yùn)行。
　　2、軟件系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)
　　編制了演化算法的C語(yǔ)言程序，并確定算法的運(yùn)行參數(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)可進(jìn)化核的演化操作。依據(jù)適應(yīng)