基于PCI总线的FPGA硬件资源虚拟化研究

发布时间：2020-03-21 11:43

【摘要】：基于PCI总线的FPGA硬件资源虚拟化,是指利用PCI总线对FPGA进行程序配置,把一个FPGA芯片,按硬件资源面积,虚拟成多个可进行独立功能重构的小FPGA,以灵活实现设备的功能重组。这项研究包含两个关键技术,即基于PCI总线的FPGA多波形配置技术和FPGA动态重构技术。基于PCI总线的FPGA多波形配置技术,是利用PCI总线模拟FPGA的SELECTMAP配置的信号时序关系,对FPGA进行多版本配置。配置文件以.bin的方式,存在上位机的硬盘上。根据上位机监控软件的设置,选择适合的程序文件。FPGA的局部动态可重构是指在系统运行中对FPGA的部分逻辑资源实现动态的功能变换,从而提高数字系统集成度、增强灵活性、提升容错能力,将功耗和成本控制在一个较低水平。如今FPGA局部动态可重构技术的突出优势令其在多功能仪器、航空航天、硬件的进化、系统容错等各行各业有着不可估量的应用前景。所以,FPGA的局部动态可重构技术的研究具有深远影响和重要的实际意义。首先本文对FPGA局部动态可重构技术的研究现状及前景进行了分析,并对FPGA的局部动态可重构的原理和设计实现流程进行了解读。然后在现阶段FPGA局部动态重构技术的基础上经过设计分析,提出了一种基于PCI总线的FPGA局部动态可重构的载板设计方案。本设计通过上位机、PCI总线接口、逻辑控制器,来实现FPGA的局部动态可重构。该设计通过上位机对FPGA进行软件化操作来实现FPGA的局部动态可重构。然后依据设计的要求进行了硬件资源选择,经过对程序配置流程的分析,制定了最合适的工作模式并搭建了系统的硬件电路。鉴于本文使用的是Xilinx的芯片,所以利用ISE集成开发环境,使用VHDL语言,先后对FPGA400和目标FPGA的逻辑功能进行描述,然后对目标FPGA各个功能模块进行综合生成网表文件,使用PlanAhead布局布线生成比特流文件,最后通过上位机软件操作,将比特流文件加载到目标FPGA上实现了所设计的逻辑功能,对结果进行分析。
【图文】：

FPGA400的RTL图

图 4-3 FPGARTL局部放大图.1.2 FPGA400 的功能仿真FPGA400 的逻辑电路描述完毕之后，本文继续编写了 FPGA400 的测试程序，如-4 所示。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN791

【参考文献】

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1 云菲;;中国遥感卫星地面站简介[J];卫星应用;2015年05期

2 陈晓畋;韩爱芳;;基于FPGA的可重构计算技术研究[J];计算机与信息技术;2010年04期

3 任麒斌;戴国骏;高志刚;;一种新的动态部分可重构设计方法及实现[J];杭州电子科技大学学报;2009年04期

4 姚爱红;张国印;关琳;;基于动态可重构FPGA的自演化硬件概述[J];智能系统学报;2008年05期

5 韩慧,于守谦,刘亚斌,刁修民;基于PCI总线图像采集卡开发的图像处理系统[J];计算机测量与控制;2003年06期

6 王晓虎,刘金银;中频软件无线电系统的FPGA实现方案[J];电讯技术;2002年01期

7 朱明程,温粤;FPGA动态可重构数字电路容错系统的研究[J];东南大学学报(自然科学版);2000年04期

8 王新民;中国遥感卫星地面站的现状和展望[J];环境遥感;1990年03期

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1 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（下册）[C];2010年

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1 刘斐文;基于FPGA动态重构的数字系统容错设计技术研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 李国平;FPGA低功耗布局布线算法的研究与改进[D];浙江大学;2007年

3 施小祥;动态可重构FPGA的布局布线算法研究[D];西安电子科技大学;2007年

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本文编号：2593279