基于演化硬件的電磁仿生電路分析.pdf

1、演化硬件(Evolvable Hardware, EHW)是一項集合了可編程邏輯器件、人工智能學、自動控制系統(tǒng)和容錯機制學的多學科研究。它實質(zhì)上是一種硬件電路，可依據(jù)外部環(huán)境的變化而動態(tài)地、自主地改變自身的結(jié)構(gòu)和功能以適應周圍生存環(huán)境的變化。目前，EHW技術(shù)是實現(xiàn)電磁仿生電路初期研究的技術(shù)平臺和實驗基礎(chǔ)，以實現(xiàn)繁雜電路的自動設(shè)計、從而獲得新穎、優(yōu)化和具備自我修復功能的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為研究目的；包括演化算法(Evolutionary Alg

2、orithm, EA)和可編程邏輯器件(Programmable Logic Devices, PLDs)兩方面內(nèi)容，是二者的有機融合。
　　本論文分析了進化算法的實現(xiàn)及可編程器件的編碼配置，以Xilinx公司的Spartan3E系列開發(fā)板為演化實驗平臺、以硬件設(shè)計工具集成軟件開發(fā)環(huán)境(Integrated Software Environment, ISE)及嵌入式開發(fā)套件(Embedded Development Kit, E

3、DK)相結(jié)合，研究了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)的軟硬件協(xié)同工作模式，并完成了對簡單數(shù)字電路的在片自演化設(shè)計。具體工作為：
　　1、硬件系統(tǒng)設(shè)計
　　構(gòu)建了基于虛擬可重構(gòu)技術(shù)(Virtual Reconfigurable Circuits, VRC)的可編程片上系統(tǒng)(System On Programmable Chip, SOPC)自演化過程的硬件電路，該部

4、分內(nèi)容包括對虛擬可重構(gòu)電路陣列及Microblaze軟核處理器的建立。其中，虛擬可重構(gòu)電路是演化硬件實現(xiàn)的演化模板，而 Microblaze處理器完成對該虛擬可重構(gòu)電路的可進化核(Intelligent Property, IP)定制，二者相連并通過硬件描述語言設(shè)計、生成配置位流被下載至可編程器件內(nèi)運行。
　　2、軟件系統(tǒng)的應用開發(fā)設(shè)計
　　編制了演化算法的C語言程序，并確定算法的運行參數(shù)以實現(xiàn)對可進化核的演化操作。依據(jù)適應