基于異構(gòu)多核的遠程動態(tài)可重構(gòu)SoPC設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、目前基于FPGA(Field Programmable Gate Array)嵌入式系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于航空、智能家電和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域,尤其在航空領(lǐng)域系統(tǒng)遠程升級維護極其重要。由于嵌入式系統(tǒng)硬件資源有限,需通過靜態(tài)或動態(tài)重構(gòu)實現(xiàn)硬件資源復(fù)用。靜態(tài)重構(gòu)會終止整個系統(tǒng)運行,影響系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。而動態(tài)重構(gòu)能在不影響其它功能情況下,實現(xiàn)新功能配置,對嵌入式系統(tǒng)發(fā)展尤為重要。單核處理器往往能較好處理某一任務(wù),但異構(gòu)多核系統(tǒng)組合具有不同優(yōu)勢的處理器,

2、可高效完成復(fù)雜計算任務(wù)。
　　本文提出并實現(xiàn)了基于異構(gòu)多核的遠程動態(tài)可重構(gòu)SoPC(System on a Programmable Chip)系統(tǒng),其硬件子系統(tǒng)采用EAPR(Early Access Partial Reconfiguration)方法設(shè)計實現(xiàn),軟件子系統(tǒng)設(shè)計遵循MVC(Model View Controller)框架的業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)顯示分離思想。首先對硬件子系統(tǒng)進行了模塊化設(shè)計,其中包括有32位符號整型加法器和

3、乘法器可重構(gòu)IP核及其接口模塊、遠程重構(gòu)所需的以太網(wǎng)、內(nèi)部配置訪問端口ICAP和CF卡接口控制模塊等的設(shè)計實現(xiàn)。運用所設(shè)計的這些功能模塊實現(xiàn)了基于單MicroBlaze軟核的遠程動態(tài)可重構(gòu)SoPC。此后使用MicroBlaze核和PowerPC硬核構(gòu)成異構(gòu)多核架構(gòu),PowerPC主處理器負(fù)責(zé)硬件資源局部重構(gòu)等工作,MicroBlaze處理器負(fù)責(zé)軟件程序運算驗證工作。最終融合所設(shè)計的各個功能模塊,經(jīng)布局布線配置完成完整的硬件子系統(tǒng)。軟件子

4、系統(tǒng)運用YUI等Web前臺技術(shù)完成了頁面展示和事件響應(yīng);通過XHR注入技術(shù)實現(xiàn)了Web命令異步傳輸;使用C語言實現(xiàn)了包括動態(tài)部分重構(gòu)、多核交互驗證、文檔瀏覽、更新配置文件等功能的后臺Web服務(wù)。
　　兩個SoPC都具有遠程局部重構(gòu)加法器、乘法器和空操作功能,可進行遠程系統(tǒng)升級和切換,Web網(wǎng)頁能實時顯示操作響應(yīng)時延和重構(gòu)狀態(tài)信息。系統(tǒng)操作方便易于維護,尤其設(shè)計的異構(gòu)雙核架構(gòu)和在線升級使系統(tǒng)擴展性強,有效降低了系統(tǒng)重構(gòu)時間。實驗證明