基于FPGA的可重配置片上系統(tǒng).pdf

1、隨著半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步,ASIC芯片開(kāi)發(fā)的費(fèi)用迅速增長(zhǎng),面市時(shí)間要求日益緊迫,用戶對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性也提出越來(lái)越高的要求,導(dǎo)致.ASIC芯片的設(shè)計(jì)越來(lái)越困難。近些年來(lái),可重配置硬件由于靈活性和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)出了明顯強(qiáng)于ASIC的發(fā)展勢(shì)頭。但可重配置硬件固有的弱點(diǎn)如功耗高、速度慢、資源冗余等使其在面對(duì)復(fù)雜功能設(shè)計(jì)時(shí)還是不能夠達(dá)到要求,因此人們開(kāi)始考慮通過(guò)技術(shù)上的融合在ASIC與可重配置硬件之間尋找一條中間道路一可編程片上系統(tǒng)SOPC。

2、SOPC不僅可以降低開(kāi)發(fā)SOC芯片的風(fēng)險(xiǎn),縮短上市時(shí)間,而且其可重構(gòu)的靈活能力提供了將同一芯片用到不同應(yīng)用中去的機(jī)會(huì),尤其適用于不斷變化和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,例如通訊和網(wǎng)絡(luò)芯片產(chǎn)品等。
　　 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)是指在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可重配置部分能夠被重復(fù)配置,在不同的時(shí)刻完成不同的功能。和靜態(tài)可重構(gòu)相比,動(dòng)態(tài)可重構(gòu)可以更充分的利用可重配置硬件。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)是國(guó)際上研究的熱點(diǎn),尤其是在可重配置計(jì)算方面。該技術(shù)在理論上已經(jīng)有了很大發(fā)展,但

3、是目前仍然存在很多不足。
　　 FPGA組未來(lái)的發(fā)展方向之一是做支持動(dòng)態(tài)可重配置的SOPC硬件。這是一項(xiàng)浩大的工程,本文所做的工作是其中的一部分。本文工作共包含兩個(gè)部分:第一個(gè)部分集中在通用SOPC硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì);第二部分是針對(duì)特定應(yīng)用的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.本文參考已有SOPC硬件平臺(tái),并考慮動(dòng)態(tài)可重配置的要求,提出了一個(gè)新的SOPC硬件平臺(tái),該平臺(tái)由CPU、多個(gè)FPGA

4、IP核、片上存儲(chǔ)器、系統(tǒng)互連、配置用硬件等組成,FPGAIP核通過(guò)可編程的系統(tǒng)互連資源與片上存儲(chǔ)器連接。為了支持硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì),進(jìn)一步提煉出了面臨的問(wèn)題及解決方案。
　　 2.考慮針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)優(yōu)化的可重配置硬件平臺(tái)。應(yīng)用選取為JPEG2000及MPEG-4靜態(tài)紋理圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)中所需的小波變換。提出了可重構(gòu)的二維一級(jí)小波變換硬件平臺(tái),整體結(jié)構(gòu)采用流水操作,數(shù)據(jù)分組輸入,行列變換之間無(wú)需存儲(chǔ)器。結(jié)果顯示該硬件平臺(tái)是一種高效高速的