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基于PCI總線的FPGA硬件資源虛擬化研究

發(fā)布時間:2020-03-21 11:43
【摘要】:基于PCI總線的FPGA硬件資源虛擬化,是指利用PCI總線對FPGA進行程序配置,把一個FPGA芯片,按硬件資源面積,虛擬成多個可進行獨立功能重構的小FPGA,以靈活實現(xiàn)設備的功能重組。這項研究包含兩個關鍵技術,即基于PCI總線的FPGA多波形配置技術和FPGA動態(tài)重構技術;赑CI總線的FPGA多波形配置技術,是利用PCI總線模擬FPGA的SELECTMAP配置的信號時序關系,對FPGA進行多版本配置。配置文件以.bin的方式,存在上位機的硬盤上。根據(jù)上位機監(jiān)控軟件的設置,選擇適合的程序文件。FPGA的局部動態(tài)可重構是指在系統(tǒng)運行中對FPGA的部分邏輯資源實現(xiàn)動態(tài)的功能變換,從而提高數(shù)字系統(tǒng)集成度、增強靈活性、提升容錯能力,將功耗和成本控制在一個較低水平。如今FPGA局部動態(tài)可重構技術的突出優(yōu)勢令其在多功能儀器、航空航天、硬件的進化、系統(tǒng)容錯等各行各業(yè)有著不可估量的應用前景。所以,FPGA的局部動態(tài)可重構技術的研究具有深遠影響和重要的實際意義。首先本文對FPGA局部動態(tài)可重構技術的研究現(xiàn)狀及前景進行了分析,并對FPGA的局部動態(tài)可重構的原理和設計實現(xiàn)流程進行了解讀。然后在現(xiàn)階段FPGA局部動態(tài)重構技術的基礎上經過設計分析,提出了一種基于PCI總線的FPGA局部動態(tài)可重構的載板設計方案。本設計通過上位機、PCI總線接口、邏輯控制器,來實現(xiàn)FPGA的局部動態(tài)可重構。該設計通過上位機對FPGA進行軟件化操作來實現(xiàn)FPGA的局部動態(tài)可重構。然后依據(jù)設計的要求進行了硬件資源選擇,經過對程序配置流程的分析,制定了最合適的工作模式并搭建了系統(tǒng)的硬件電路。鑒于本文使用的是Xilinx的芯片,所以利用ISE集成開發(fā)環(huán)境,使用VHDL語言,先后對FPGA400和目標FPGA的邏輯功能進行描述,然后對目標FPGA各個功能模塊進行綜合生成網表文件,使用PlanAhead布局布線生成比特流文件,最后通過上位機軟件操作,將比特流文件加載到目標FPGA上實現(xiàn)了所設計的邏輯功能,對結果進行分析。
【圖文】:

基于PCI總線的FPGA硬件資源虛擬化研究


FPGA400的RTL圖

局部放大圖,局部放大圖,功能仿真,測試程序


圖 4-3 FPGARTL局部放大圖.1.2 FPGA400 的功能仿真FPGA400 的邏輯電路描述完畢之后,本文繼續(xù)編寫了 FPGA400 的測試程序,如-4 所示。
【學位授予單位】:河北大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:TN791

【參考文獻】

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本文編號:2593279

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