一种基于多种接口的FPGA重构方法和系统与流程

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种基于多种接口的fpga重构方法和系统。

背景技术：

由于数字逻辑系统功能复杂化的需求，单片系统的芯片正朝着超大规模、高密度的方向发展。但是，系统中的各个功能模块并不是时刻都在工作，而是根据系统外部的整体要求，轮流或循环地被激活或工作。并且，随着数字逻辑规模的扩大，在相同速度条件下，在一定的时间区间，其功能模块的平均使用率将下降。因此，系统设计应该从传统追求大规模、高密度的方向，转向如何提高资源利用率，用有限的资源实现更大规模的逻辑设计上来。而可重构计算技术能够提高硬件的利用率和提供软件的可编程性，成为未来的发展趋势。计算机通过本地总线配置fpga称为本地重构，通过远程接口访问fpga并完成配置称为远程重构。按照是否在线重复配置又分为静态重构和动态重构。静态重构是指目标系统的逻辑功能(包括电路功能和电路逻辑)静态重载，只能在运行前配置。动态重构是指目标系统的逻辑功能(包括电路功能和电路逻辑)能在运行过程中实时配置。当前的静态重构方式一般使用专用下载器连接fpga的专用引脚进行程序下载，动态重构方式用专用下载器连接fpga或者使用本地pcie总线加载，此种加载方式单一，不灵活，因此寻找一种能基于多种接口的fpga重构方法和系统尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于多接口的fpga重构方法和系统，用于解决现有重构方式中加载方式单一的问题。

本发明的一种基于多接口的fpga重构方法，包括将fpga划分为静态区和动态区，静态区和动态区均可以进行静态重构，动态区还可以进行动态重构；静态区包括：pcie核、千兆网收发模块以及can总线收发模块；pcie核与切换器进行数据交互，判断pcie核传输的数据的类型，将动态配置文件传递给动态加载模块，其他数据传递给dma控制器；pcie核、千兆网收发模块和can总线收发模块分别接收输入数据，所述输入数据包括动态配置文件、全局静态配置数据和普通数据；分别提取经切换器和千兆网收发模块的动态配置文件，并配置到动态区；分别提取经dma控制器、千兆网收发模块和can总线收发模块的全局静态配置数据，写入flash，静态区逐一获取全局静态配置数据；经dma控制器、千兆网收发模块和can总线收发模块的普通数据传递给动态区。

根据本发明的基于多种接口的fpga重构方法的一实施例，其中，通过pcie核将串行数据转换为64位并行数据。

本发明的一种基于多接口的fpga重构系统，包括：pcie核、千兆网收发模块、can总线收发模块、切换器、dma控制器、动态加载模块、icap、flash读写模块以及用户逻辑模块；pcie核转换上位机的传输数据，传递给切换器；千兆网收发模块对上位机的以太网udp数据解包；can总线收发模块通过can总线协议提取上位机数据包，将全局静态配置数据发送flash读写模块，普通数据发送用户逻辑模块；切换器判断pcie核传输的数据的类型，将动态配置文件传递给动态加载模块，其他数据传递给dma控制器；dma控制器，对收到的数据组包和解包，判断数据类型，将全局静态配置数据传递发送给flash读写模块，将其他数据发送到用户逻辑模块；动态加载模块与切换器和千兆网收发模块相连，提取收到的数据包中的动态配置文件，并控制icap，动态加载模块通过控制icap将动态配置文件配置到动态区完成动态重构；flash读写模块将全局静态配置数据写入flash。

根据本发明的多种接口的fpga重构系统的一实施例，其中，pcie核将串行数据转换为64位并行数据传递给切换器。

本发明能基于多种接口实现fpga的静态重构和动态重构，加载方式更加灵活多样。

附图说明

图1为本发明的一种多接口的fpga重构系统的框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为本发明的一种多接口的fpga重构系统的框图，如图1所示，本发明的一种多接口的fpga重构系统包括：pcie核2，千兆网收发模块14，can总线收发模块13，切换器3，dma控制器4，动态加载模块5，icap6，flash读写模块7，用户逻辑模块12。同时fpga11还可划分为静态区和动态区，静态区和动态区均可以进行静态重构，动态区可以进行动态重构。静态区包括：pcie核2、切换器3、dma控制器4、动态加载模块5、icap6、flash读写模块7、千兆网收发模块14、can总线收发模块13；动态区包括：用户逻辑模块12。

如图1所示，可通过pcie、千兆网、can总线三种接口灵活实现fpga的本地或远程的静态和动态重构。该系统的各组件、连接关系和功能如下：pcie核2用于转换上位机1的传输数据，连接切换器3；千兆网收发模块完成以太网udp数据的解包，连接动态加载模块5、flash读写模块7和用户逻辑模块12；can总线收发模块13完成can总线协议处理和提取数据包，连接flash读写模块7和用户逻辑模块12；切换器3判断数据类型，连接动态加载模块5和dma控制器4；dma控制器4用于pcie接口数据的组包和解包，判断数据类型，连接flash读写模块7和用户逻辑模块12；动态加载模块5控制icap6；flash读写模块7将数据写入flash8。

如图1所示，进一步地说明本发明的一种多接口的fpga重构系统的工作过程。上位机1数据通过pcie接口，千兆网和can总线分别传递给pcie核2、千兆网收发模块14和can总线收发模块13，其中上位机输入数据包括动态配置文件、全局静态配置数据和普通数据。

pcie核2完成pcie物理链路的管理控制，数据转换后传递给切换器3。切换器3判断数据类型，如果是动态重构配置文件，则发送给动态加载模块5，动态加载模块5提取数据包中的动态配置文件，并传递给icap6，icap6是进行fpga配置的ip核，动态加载模块5通过控制该ip核将动态配置文件配置到动态区10完成动态重构；如果是其他数据则传递给dma控制器4，dma控制器4完成pcie接口数据的组包和解包，并判断数据是全局静态配置数据还是普通数据，如果是全局静态配置数据则传递给flash读写模块7写入flash8，静态区逐一获取flash8内的全局静态配置数据完成静态重构，如果是普通数据则发送给用户逻辑模块12，实现上位机1与用户逻辑模块12的通信。

在一些可选的实施方式中，pcie核2将串行数据转换为64位并行数据。

如图1所示，千兆网收发模块14完成千兆以太网phy芯片的管理控制和以太网udp数据的解包，根据数据类型分为三种情况：如果是动态重构配置文件，则发送给动态加载模块5，动态加载模块5提取数据包中的动态配置文件，并传递给icap6模块，icap6模块是进行fpga配置的ip核，动态加载模块5通过控制该ip核将动态配置文件写入动态区10完成动态重构；如果是全局静态配置数据则传递给flash读写模块7写入flash8，静态区逐一获取flash8内的全局静态配置数据完成静态重构；如果是普通数据则发送给用户逻辑模块12，实现上位机1与用户逻辑模块12的通信。

如图1所示，can总线收发模块13完成can总线协议处理，提取数据包，根据数据类型分为两种情况：如果是全局静态配置数据则传递给flash读写模块7写入flash8，静态区逐一获取flash8内的全局静态配置数据完成静态重构；如果是普通数据则发送给用户逻辑模块12，实现上位机1与用户逻辑模块12的通信。

在一些可选的实施方式中，所述pcie核2将串行数据转换为64位并行数据。

本发明还包括一种基于多接口的fpga重构方法，包括将fpga划分为静态区和动态区，静态区和动态区均可以进行静态重构，动态区还可以进行动态重构；静态区包括：pcie核、千兆网收发模块以及can总线收发模块；pcie核与切换器进行数据交互，判断pcie核传输的数据的类型，将动态配置文件传递给动态加载模块，其他数据传递给dma控制器；pcie核、千兆网收发模块和can总线收发模块分别接收输入数据，所述输入数据包括动态配置文件、全局静态配置数据和普通数据；分别提取经切换器和千兆网收发模块的动态配置文件，并配置到动态区；分别提取经dma控制器、千兆网收发模块和can总线收发模块的全局静态配置数据，写入flash，静态区逐一获取全局静态配置数据；经dma控制器、千兆网收发模块和can总线收发模块的普通数据传递给动态区。

在一些可选的实施方式中，所述pcie核2将串行数据转换为64位并行数据。

一般的可重构系统只有一种重构接口，本发明可使用pcie、千兆网、can总线三种方式进行静态重构，同时可使用pcie、千兆网进行动态局部重构，并且用于重构的接口可以和用户逻辑模块复用，在不过分增加资源消耗的前提下大大增加了系统重构的灵活性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。