《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于以太網(wǎng)的信號處理平臺動態(tài)重構(gòu)設(shè)計
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第8期
王松明
中國西南電子技術(shù)研究所，四川 成都610036
摘要： 信號處理平臺通常采用“FPGA+DSP+ARM”架構(gòu)實現(xiàn)特定的信號處理功能，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工程應(yīng)用要求信號處理平臺具備動態(tài)重構(gòu)功能。介紹了一種基于以太網(wǎng)的動態(tài)重構(gòu)設(shè)計方案，該方案可以實現(xiàn)信號處理平臺上多個FPGA和DSP動態(tài)更新，同時不需要以往方案中的配置存儲器，配置時間短，能夠滿足多種場景下的應(yīng)用需求。該方案已經(jīng)在多個實際工程項目中驗證，取得了理想的實驗效果，具備非常高的移植性和擴展性。
中圖分類號： TN791
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200341
中文引用格式： 王松明. 基于以太網(wǎng)的信號處理平臺動態(tài)重構(gòu)設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(8)：132-136.
英文引用格式： Wang Songming. Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：132-136.
Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet
Wang Songming
Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China
Abstract： The signal processing platform usually uses FPGA+DSP+ARM architecture to achieve specific signal processing functions, with the development of signal processing technology, more and more engineering applications require signal processing platform to have dynamic reconfiguration capacity. This paper introduced a design of dynamic reconfiguration based on Ethernet, which can realized the dynamic update of multiple FPGA and DSP on the signal processing platform. At the same time, it did not need the configuration memory in previous design, and the configuration time is short, which can meet the application requirements in various scenarios. The design has been verified in many practical projects, and has achieved ideal experimental results, with high portability and scalability.
Key words : dynamic reconfiguration；FPGA；DSP；Ethernet

0 引言

    隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以“FPGA+DSP+嵌入式處理器”為核心的信號處理平臺需要基于資源動態(tài)重組設(shè)計思想采用開放式、標準化的通用架構(gòu)，按用戶需求對平臺進行資源重組，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的可重構(gòu)，以滿足在設(shè)備資源有限情況下工作模式多樣化、靈活配置的用戶需求[1-3]。資源動態(tài)重組是指通過監(jiān)控管理平臺接口對所有信號處理平臺進行統(tǒng)一管理，根據(jù)規(guī)劃確定當前任務(wù)所需的設(shè)備和鏈路，配置相應(yīng)的信號處理平臺。這種方式要求信號處理平臺之間通過高速總線進行數(shù)據(jù)交互，具備開放式的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸特性。

    針對FPGA和DSP動態(tài)重構(gòu)，國內(nèi)相關(guān)文獻提出了多種解決方案，包括DSP EMIF總線[4]、CPCI總線[5]、RapidIO[6]、串口[7]等。這些方案在配置效率、設(shè)備成本、重構(gòu)靈活性等方面都存在明顯的不足。針對這一問題，考慮到平臺本身就有接入以太網(wǎng)的需求以及嵌入式處理器和FPGA廣泛共存于信號處理平臺中[8-10]，本文提出了基于以太網(wǎng)的信號處理平臺動態(tài)重構(gòu)設(shè)計方案。該方案利用信號處理平臺功能單元在線可重構(gòu)特性，在多任務(wù)協(xié)同監(jiān)控管理平臺實時調(diào)度下，通過以太網(wǎng)配合信號處理平臺上的嵌入式處理器對FPGA和DSP實現(xiàn)任務(wù)功能和參數(shù)的動態(tài)重構(gòu)，同時支持FPGA部分重構(gòu)和全局重構(gòu)，形成功能可定義的硬件板卡，在節(jié)省硬件資源和降低設(shè)備成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)所需的硬件資源動態(tài)重組，并且可以通過資源動態(tài)備份實現(xiàn)信號處理系統(tǒng)的高可靠性。




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作者信息:

王松明

(中國西南電子技術(shù)研究所，四川 成都610036)

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