按照模塊化設(shè)計(jì)流程，分別對(duì)固定模塊fix和可重構(gòu)模塊reconfig_a和reconfig_b進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合，再將兩個(gè)可重構(gòu)模塊分別和固定模塊進(jìn)行組合，完成整體設(shè)計(jì)。此過(guò)程中可重構(gòu)模塊和FPGA的整個(gè)設(shè)計(jì)分別生成配置比特流。

圖3和圖4是FPGA部分重構(gòu)前后的整個(gè)設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)，圖中左半部分為固定模塊區(qū)域，右半部分為可重構(gòu)模塊區(qū)域。從兩圖中可知在部分重構(gòu)前后可重構(gòu)模塊區(qū)域內(nèi)布線發(fā)生變化，而固定模塊區(qū)域內(nèi)布線沒(méi)有發(fā)生變化。

圖3 fix和reconfig_a整體設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)結(jié)果

圖4 fix和reconfig_b整體設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)結(jié)果

FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)時(shí)首先須將整個(gè)配置文件下載到器件中，重構(gòu)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行的需要選擇適合的部分重構(gòu)配置比特流。Virtex-E XCV600E配置比特流的大小為495204個(gè)字節(jié)，而可重構(gòu)模塊reconfig_a和reconfig_b配置比特流的大小分別為93324個(gè)字節(jié)和111868個(gè)字節(jié)，因此采用部分重構(gòu)不僅能夠在運(yùn)行不間斷的情況下更新可重構(gòu)模塊區(qū)域內(nèi)的邏輯功能，而且也能使重構(gòu)配置時(shí)間大大減少。

3 結(jié)論

本文以Xilinx FPGA為研究對(duì)象，介紹了采用模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)功能的方法。FPGA的動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)功能使硬件設(shè)計(jì)更加靈活，可以將不同設(shè)計(jì)定位到芯片內(nèi)同一邏輯資源部分，重構(gòu)此部分邏輯資源，同時(shí)保持其他部分電路功能正常，從而靈活快速的改變系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠減少器件的花費(fèi)，降低功耗、更有效的利用電路板空間，可以應(yīng)用于系統(tǒng)實(shí)時(shí)容錯(cuò)、自適應(yīng)硬件算法等。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：基于FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)將設(shè)計(jì)從一個(gè)純空間的數(shù)字邏輯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為在時(shí)間、空間混合構(gòu)建的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。這種技術(shù)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思想的變革，使FPGA資源利用率成倍提高。目前我國(guó)在FPGA可重構(gòu)技術(shù)方面開(kāi)展的研究很少。本論文闡述了采用模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)FPGA動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)的方法，能夠使FPGA部分邏輯功能重新配置過(guò)程中，其余部分邏輯功能正常運(yùn)行，即實(shí)現(xiàn)了FPGA邏輯功能的動(dòng)態(tài)部分重構(gòu)