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FPGA的重构是什么,具有哪些要点

OpenFPGA 2021-07-02 17:39 次阅读

“重构”对于刚接触FPGA的人来说,可谓十分神秘,对于已经入门的人来说很“简单”,但是你真的了解FPGA的重构吗?

术语“重构”是指FPGA已经配置后的重新编程。FPGA的重构有两种类型:完全的和部分的。完全重构将整个FPGA重新编程,而部分重构只取代设计的一部分,设计的剩下部分仍正常工作。部分重构不被视为完全重构的特殊情况,因为两者基本相同。对FPGA执行部分重构通过使用与完全重构(JTAG、CAP或SelectMAP接口)相同的方法来进行,如上一节所述。比特流的结构对于完全和部分重构来说都是相同的。

FPGA重构具有以下几个优点。它允许多个设计共享同一个FPGA架构,这反过来又降低了FPGA的面积、成本和系统复杂性。完全和部分重构为许多FPGA的创新应用程序提供了可能,否则,高昂的成本将影响应用程序实现。利用FPGA重构优势的一些应用如DSP音频或视频处理器等,它们根据用户输人,由包括集成深度包检测的通信控制器修改处理算法,以改变基于协议的数据包处理器。很多工业和学术性的FPGA重构方面的研究不断产生有价值的应用、研究论文和学位论文。

虽然部分重构技术不是一项新功能,也不是主流的研究方向,但是设计和实现流程、工具支持甚至名词术语都在不断发展,用户界面越来越友好。最终目标是向FPGA开发者提供简单和透明的设计流程,无须详细了解配置逻辑和比特流结构。部分重构是一项复杂过程,在设计实现、工具流程和重构本身的过程中充斥着多重挑战。面临的一个挑战是在FPGA配置的变化过程中,完成平滑切换而无须中断剩余设计功能或损害其完整性。而在完全重构过程中,FPGA架构和10不能保持在复位。另一项挑战是在改变过程中,防止设计的未改动部分进入无效状态。设计者必须正确界定和约束未改动和改动部分之间的接口。这样,FPGA物理实现工具才能进行配置并使用完全相同的布线资源。

有三个部分重构流程可用于Xilinx FPGA基于差异的(difference based)、基于分层的(partition based)及使用动态重构端口。基于差异的部分重构基于差异的部分重构[2]最适合用于将小型设计转化为LUT方程、IO特征和BRAM中的内容。以下是一个简单的、基于差异的部分重构代码和流程举例,它可以运行在Xilinx开发板上。

//原始模块:当两个按钮都按下时,点亮LED

module top(input btn0,btnl,output led); assign led=btn0&btnl;endmodule//top

//部分重构模块:当两个按钮之一按下时,点亮LEDbutton is pressed

module top_pr(input btn0,btn1,output led); assign led=btn0 | btn1;endmodule//top_pr

#约朿文件:对两个设计都相同

NET “btnO” LOC= “A18” ;NET “btnl” LOC= “H17” ;NET “led” LOC= “AD21”;

#实现LED功能的LUT被锁定到特定逻辑片中#对于原始设计,LUT函数是btn0 & btn1#对于部分重构设计,LUT函数是btn0|btn1

INST “led” AREA_GROUP=“led”;AREA_GROUP “led” RANGE = SLICE_X65Y168:SLICE_X65Y168;

#bitgen命令用于产生部分重构比特流#ActiveReconfig和Persist选项在配置变化期间置为全局复位

$bitgen -g ActiveReconfig:Yes -g Persist:Yes -r top_orig.bittop_pr.ncd top_pr.bittop_orig.bit:原始设计的比特流top_pr.ncd:部分重构设计的布局布线后输出top_pr.bit:得到的部分重构比特流结果

上面例子中基于差异的部分重构流程包括以下步骤:

(1)编译top模块。结果是比特流文件top_orig.bit。(2)编译top_pr模块。结果是布局布线后文件top_pr.ncd。(3)使用top.orig.bit比特流和top_pr.ncd,生成包含两个设计之间LED LUT方程差异的比特流。

基于分层的部分重构

与基于差异的重构不同,基于分层的部分重构流程支持重构大型部件FPGA设计。PlanAhead工具它提供了用于配置、实现和使用分层管理部分重构项目的集成环境。设计和实现流程的简要概述如下所示

:•FPGA开发者指定待配置的部分设计

•在FPGA芯片上包含所需逻辑、嵌入式存储器、10和其他资源的区域。•开发者定义覆盖该区域的所有可能设计变量。

•PlanAhead工具管理所有诸如编译设计的细节,包括管理多个网表、静态的和可重构的设计部分,执行DRC,并产生合适的比特流。

Xilinx应用提示XAPP883提供了使用部分重构的示例,以允许嵌入式PCI Exress接口模块的快速配置。

动态重构端口

改变Xilinx GTX收发器、混合模式时钟管理器(MMCM)和System Monitor原语设置的另一种方法,是使用动态重构端口(DRP)DRP提供了一个简单的用户逻辑接口,不需要更多地了解配置寄存器和比特流结构。例如,DRP允许输出时钟频率、相位和MMCM的占空比动态变化。

文章出处:【微信公众号:OpenFPGA】

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原文标题:FPGA 的重构

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EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
发表于 10-21 11:24 126次 阅读

EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

发表于 05-20 23:05 135次 阅读

STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
发表于 05-20 23:05 149次 阅读

ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
发表于 05-20 22:05 187次 阅读

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 232次 阅读

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 331次 阅读

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 303次 阅读

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
发表于 05-20 18:05 133次 阅读

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 106次 阅读

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 164次 阅读

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 58次 阅读

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 114次 阅读

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 118次 阅读

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 208次 阅读

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 291次 阅读