基于Xilinx系统中的System ACE实现FPGA全局动态可重配置设计.doc
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1、基于Xilinx系统中的System ACE实现FPGA全局动态可重配置设计现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)作为集成电路领域发展最快的一个分支,兼具ASIC电路的高性能和软件编程的灵活性,在数字逻辑系统中得到了非常广泛的应用。在主流的FPGA中,绝大多数都采用了SRAM来存放配置数据,称为SRAM FPGA。这种FPGA的突出优点是可以进行多次配置。通过给FPGA加载不同的配置数据,即可令其实现不同的逻辑功能FPGA这种可重配置的能力将给数字系统的设计带来很大的方便。FPGA的可重配置有两种方式:静态可重配置和动态可重配置翻。静态可重配置系
2、统在它的整个应用运行中不再改变FPGA的结构。一般是指在系统(或器件)上电以后,将存放在FPGA外部的非易失性存储器(如EEPROM)中的配置数据一次性加载到FPGA内部的配置存储器SRAM中,在系统运行期间,SRAM中的配置数据始终保持不变;当系统再次启动时,则可以通过加载不同的配置数据来改变FPGA的逻辑功能。传统的FPGA采用静态配置的方法。所以在应用它的生命周期中,其功能就不能再改变。除非上电重新配置。动态可重配置系统在系统工作运行过程中改变FPGA的结构一般指在系统运行期间,随时可以通过对FPGA的重新配置来改变其逻辑功能。而且并不影响系统其他部分的正常运行。根据可重配置部分的大小可
3、分为全局动态可重配置和局部动态可重配置13l。这里探讨了全局动态可重配置技术,并详细阐述使用Xilinx系统高级配置环境System ACE(System Advanced ConfiguraTIon Environment)实现Virtex-5全局动态可重配置的关键问题。1 System ACE技术Xilinx提供系统高级配置环境(System ACE)是为了满足多FPGA空间有效性、高密度,配置解决方案的需要,该配置方案仅支持FPGA而不支持CPLD和PROM。System ACE是一种全新的在系统可编程配置解决方案。合理利用此技术可以方便的实现全局动态可重配置,实现FPGA的时分复用。提
4、高资源利用率。System ACE CF饵决方案包括System ACE控制器和普通商用的CF卡2部分。图l所示为System ACE CF控制器框图。System ACE控制器有4个接口,其中Compact Flash接口。MPU接口,Test JTAG接121都可以通过ConfiguraTIon JTAG接口来配置FPGA。这里主要采用Compact Flash接口的多个位流配置文件来实现FPGA的重配置。Compact Flash接口兼容标准的CF卡(最大8 GB)和日立的微驱动器件(最大6 GB)。2 实现动态可重配置的硬件设计及原理System ACE和FPGA的JTAG连接方式如图
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