实现FPGA高效动态可重配置的触发器电路

设计了一种在现场可编程逻辑阵列(FPGA)内可供配置的触发器电路结构.主要特点是:不需要浪费FPGA内组合逻辑的资源,就可以独立配置出56种全部常用类型的D触发器电路或锁存器电路;以FPGA在配置简单时序电路时增加50%面积的代价降低了配置为复杂时序电路时70%的延时和90%的面积.同时针对Xilinx Virtex系列FPGA动态重配置速度较慢的缺点,在触发器电路中加入了抓捕与写回电路;提出了通过硬件电路来实现重配置状态保存和写回的方法.与Xilinx Virtex器件完全用软件实现的方法相比,加快了FPGA动态重配置电路的速度.     

用于FPGA快速重构的配置电路

提出了一种适于FPGA芯片的快速重构配置电路,并在FDP2009Ⅱ-SOPCFPGA芯片里设计实现.其主要特点为:配置电路使芯片最小配置单元由Xilinx的Spartan和Virtex系列芯片的一帧变为32 bit,减少了重配置传送的配置数据,缩短了芯片重构时间.FDP2009-Ⅱ-SOPC FPGA采用SMIC0.13μm一层多晶八层金属工艺设计,芯片总面积为4.5 mm×6.3 mm,配置电路面积为1.7 mm~2.版图后仿真结果表明,配置电路能够正确的完成数据重配置功能,芯片重构时间是Xilinx公司的Virtex系列相同规模FPGA芯片的34%左右.     

FPGA芯片的配置与下载

FPGA（Field-Programmable Gate Array）,即现场可编程门阵列,它是专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制的电路,解决了定制电路的不足而且克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点[1]。FPGA的配置模式指的当采用FPGA作为电路的主芯片时它的外部的连接方式和逻辑配置。当设计者编译完软件代码后会形成一个配置数据文件,将这个数据文件加载到FPGA芯片内部的整个过程称为逻辑配置。FPGA外围电路连接好以后,可以根据需要将VHDL或者Verilog代码下载到FPGA芯片中,FPGA根据代码要求完成整个电路的逻辑功能,可见FPGA的配置与下载是FPGA电路成功运行的前提。     

基于FPGA的实时PFFT处理器的高效实现

摘要：
提出了一种在现场可编程门陈列（FPGA）器件上高效计算实时离散傅里叶变换（DFT）的处理器.该处理器采用实时质因子傅里叶变换（PFFT）算法实现,应用级联流水架构来获得实时处理能力;利用基于查找表（LUT）的分布式算法来获得与FPGA器件基本逻辑单元适配的特性;利用质数点DFT的循环卷积特性来显著降低LUT的规模.根据该方法,设计了一个16位、1 105点的实时PFFT处理器,并在Xilinx Virtex5 FPGA平台上进行了实现验证.结果表明,该处理器达到了比现有1 024点快速傅里叶变换（FFT）更少的资源占用和更高的资源利用效率.
关键词：

中图分类号： 文献标志码： A     

基于BIST方法的新型FPGA芯片CLB功能测试方法

新型FPGA普遍使用了6输入查找表以实现可编程逻辑,如Xilinx公司的Virtex 5系列、Ultrascale系列等.由于I/O数量有限,针对这些芯片的CLB功能测试,可选择ILA级联测试法并利用位流回读进行故障定位,但由于CLB存在路径互斥,覆盖所有故障所需配置较多,而位流回读较为缓慢,限制了定位速度.BIST测试法通过直接检测CLB的输出来发现故障,所需配置数量少于ILA级联法,但需要将测试激励传递到所有BUT导致端口负载大,布线存在困难.本文提出了一种将ORA中闲置资源配置为锁存器链,以便传递测试激励的方法.该方法降低了端口负载.同时利用剩余的逻辑资源建立扫描链,大幅加快了故障定位速度.在Xilinx 7系列FPGA上的实验结果表明,与其他文献所用测试方案比较,测试所需配置次数由30次降低到26次,故障定位所需时间在2.4MHz时钟驱动下可达61.35ns.     

基于MicroBlaze的FPGA重配置系统设计

介绍了Xilinx FPGA的配置模式和配置原理,提出一种基于MicroBlaze软核处理器的FPGA重配置系统设计方案。该方案灵活简便,具有很高的应用价值。     

FPGA被动并行配置控制器的研究与实现

为了快速方便地配置FPGA,文章提出了使用Flash存储FPGA的配置数据,再由CPLD控制Flash将存储的数据采用并行方式下载到FPGA的方法.由于Flash掉电后数据不会丢失,这样就解决了FPGA掉电易失的问题.该文给出了具体的硬件电路和软件模块的编程思路,通过仿真测试表明本设计的可行性.     

基于FPGA的神经网络硬件实现中的关键问题研究

对基于FPGA的神经网络硬件实现系统中的两个关键问题——约束和下栽配置进行了研究，以Xilinx公司生产的Virtex-Ⅱ系列FPGA器件作为目标器件，给出系统的约束设计方案及下栽配置硬件电路，经过静态时序分析，约束设计符合要求，下栽配置电路设计合理。     

FPGA／CPLD可编程逻辑器件的在系统配置方法

讨论了基于SRAM技术的CPLD／FPCA可编程逻辑器件的编程方法，并以ALTERA公司FLEX10系列器件为例，提出了一种利用微处理器对可编程逻辑器件进行在系统多方案配置的实用方法。该方法成本低廉、简单易行，能在系统复位或上电时自动对器件编程，不仅有效的解决了基于SRAM的CPLD／FPGA器件掉电易失性的问题，而且使单一芯片可以具有多种逻辑功能，实现了该类器件逻辑功能的在系统多方案的灵活配置。     

一种高速FPGA配置电路设计

针对当前FPGA芯片编程下载(配置)电路结构上的不足导致位流下载回读吞吐率较低问题,设计了一种流水线编程下载电路结构,将位流下载分两级流水线并行实施,第一级通过快速解析位流的指令集实现数据包的分拆,第二级将解析出的数据包送达内部编程点相应的字线与位线.采用与电路结构兼容的32位并行CRC32技术校验下载位流,以增强位流下载可靠性,并采用帧ECC电路对回读位流进行单比特纠错与多比特检错(SECDED).验证结果表明,该设计在内部振荡器频率为150MHz的情况下外部配置端口的最高吞吐率为3 680Mbps,在内部振荡器频率为200MHz的情况下最高吞吐率为4 896Mbps.     

基于ADC083000的高速数据采集系统设计

文章以超宽带雷达侦察接收机信号处理为应用背景,论述了一种基于ADC083000的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台,控制高速模数转换器ADC083000,完成雷达信号的带通采样、数据传输、存储、信号处理功能,并选取高速DDR2作为存储设备,解决海量数据存储问题。该方案实现了软件、硬件设计,测试结果验证了方案的可行性。     

利用FPGA实现的数据通讯信号源

介绍了用FPGA实现数据通讯信号源的生成方法．研究了由FPGA软件包实现配置数据的转换，及由单片机实时地控制配置数据的下载，并给出了系统实现的一般流程．     

基于FPGA的DDR2 SDRAM数据存储研究

DDR2 SDRAM具有存取速度快,容量大等特点,它在内存、显存及数据暂存方面有着广泛的应用。本文基于Xilinx Virtex5 Fx70TFPGA对DDR2 SDRAM数据存取做了较为详细的探讨,希望对相关设计人员有一定的参考价值。     

Single-particle 3D reconstruction on specialized stream architecture and comparison with GPGPUs

The wide acceptance and data deluge in medical imaging processing require faster and more efficient systems to be built.Due to the advances in heterogeneous architectures recently,there has been a resurgence in the first research aimed at FPGA-based as well as GPGPU-based accelerator design.This paper quantitatively analyzes the workload,computational intensity and memory performance of a single-particle 3D reconstruction application,called EMAN,and parallelizes it on CU-DA GPGPU architectures and decouples the memory operations from the computing flow and orches-trates the thread-data mapping to reduce the overhead of off-chip memory operations.Then it exploits the trend towards FPGA-based accelerator design,which is achieved by offloading computingintensive kernels to dedicated hardware modules.Furthermore,a customized memory subsystem is also designed to facilitate the decoupling and optimization of computing dominated data access patterns.This paper evaluates the proposed accelerator design strategies by comparing it with a parallelized program on a 4-cores CPU.The CUDA version on a GTX480 shows a speedup of about 6 times.The performance of the stream architecture implemented on a Xilinx Virtex LX330 FPGA is justified by the reported speedup of 2.54 times.Meanwhile,measured in terms of power efficiency,the FPGA-based accelerator outperforms a 4-cores CPU and a GTX480 by 7.3 times and 3.4 times,respectively.     

FPGA逻辑资源测试图形自动生成方法

提出一种通用FPGA逻辑资源测试图形自动生成方法.建立了可编程逻辑单元CLB的测试模型,提出了FPGA的测试配置集的自动生成算法,在测试配置集的基础上得到了具有通用性的,高故障覆盖率且测试时间短的测试图形.     

ACEX 1K系列CPLD的配置

Altera公司近期推出新一代CPLD器件-ACEX 1K，这种芯片具有易失性，需要配置器件来保存CPLD器件的配置数据。对此，介绍了ACEX 1K系列器件的配置方法，对各种配置方法进行了分析对比，并着重论述了应用配置器件配置ACEX 1K系列器件的优点。     

PCI总线的I/O空间直接访问方法

PCI总线的开发包括PCI硬件的开发以及相应驱动程序的编写。PCI总线驱动程序的实质是通过相应板卡配置空间的访问来配置系统资源。该文通过对配置空间的分析，给出了不用DDK、WINDRIVER等开发工具，而直接用I／O命令简单地访问配置空间的方法。