一种改进的用于FPGA快速部分配置的电路结构

设计了一种可以对现场可编程逻辑阵列(FPGA)内部编程点单元进行快速和局部配置的集成电路结构.主要特点是:在采用指令集方式的32位数据总线结构上增设局部配置控制寄存器和地址译码逻辑,可以实现FPGA的快速局部配置;针对Xilinx Virtex系列FPGA中存在的"内存一致性"问题,提出了有效的解决方案.与Xilinx Virtex器件只能以帧为单位对内部编程点进行配置相比,该结构可以对FPGA内部任意一个编程点进行单独配置,具有更强的灵活性.     

基于FPGA的视觉导航小车设计与实现

视觉导航作为新兴起的技术,受众多研究者的青睐.设计了以现场可编程门列阵(FPGA)为控制核心的自主导航小车,采用一种新颖的自适应路径识别算法实现路径的识别与提取,并结合圆弧路线规划和控制策略完成小车的自主导航控制.自适应路径识别算法使导航小车可以适应多种光照和路面条件.测试结果表明,小车能够在不同光照条件下的实验室和露天田径跑道环境中实现较好的导航效果,在田径跑道上的导航测试中,小车的最高运行速度达到3.5 m/s.     

基于FPGA的FFT算法实现

针对在现场可编程门阵列上实现快速傅里叶变换算法的问题,优化设计出一种完整的总体实现方案,并结合系统的研制,详细地分析了其内部各功能模块的工作原理,提出了采用空间换时间技术和流水线技术加快系统运算速度的方法.利用硬件描述语言Verilog HDL对各功能模块进行编程,再进一步利用ISE和Modem-Sim工具对其进行综合和仿真,并对仿真结果进行了分析和验证.实验果表明,设计完成的系统能够在保证运算精度和实现复杂度的同时,切实可行地完成设计的总体要求.     

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.     

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FPGA技术的多路并行实时数据采集系统

简单介绍了现场可编程门列阵（ＦＰＧＡ）技术，给出了基于ＦＰＧＡ技术的多路并行实时数据采集系统的设计思想，并成功地开发了该系统．     

65nm FPGA中基于位宽选择的高速Block RAM设计

针对高性能现场可编程门阵列(FPGA)应用中数据存储交换的高速、多种位宽配置需求,本文设计了一种基于数据位宽可调整的高速Block RAM,并将其嵌入自主研发的FPGA芯片中.在该FDP15芯片中,Block RAM采用65nm的1P10M层金属,核电压1.2VCMOS工艺技术,可以实现1bit×16k,2bits×8k,4bits×4k不带校验位和9bits×2k,18bits×1k,36bits×512带有校验位的6种位宽选择模式,3种写入模式的双端口独立工作.文中针对位宽配置选择功能提出了一种单元可重复的电路结构,同时采用模拟位线延迟反馈机制实现了Block RAM较高的工作频率.流片测试的结果表明Block RAM可以实现真正的双端口独立工作,其6种位宽模式和3种写入模式功能正确,开关参数延迟可以达到2.25ns,与Xilinx同等功能、规模的芯片Virtex-4中内嵌Block RAM相比,性能接近.     

基于PCI总线配置FPGA的技术

FPGA广泛应用于现代仪器中,但是FPGA的固有配置方式限制了仪器测量功能的扩展和升级。本文分析了FPGA的配置时序,介绍了基于PCI总线和CPLD来配置FPGA的方法,实现了FPGA的在线重配置,方便了仪器测量功能扩展和升级。     

一种基于FPGA的高效FIR滤波器的设计与实现

该文在介绍有限冲激响应(FIR)数字滤波器理论及常见实现方法的基础上,提出了一种基于FPGA的高效实现方案.该方案采用对称结构、加法和移位代替乘法运算、优化的CSD编码、流水线和级联技术等方面对传统的设计方法进行了改进,并借助FPGA滤波器芯片和Quartus Ⅱ软件、Matlab软件对该方案进行了仿真验证.仿真实验结果表明:此种FIR滤波器的实现方法运算速度快、实时性好、节省硬件资源,其性能优于传统的FIR滤波器设计方法.     

一种基于位向量流分类算法的改进

在流分类算法中,聚合位向量(ABV)算法分类速度快、并行性好,但内存开销过大;位向量折叠(AFBV)算法对ABV算法进行了改进,降低了运行时内存的消耗,但其冗余计算增加了时间开销。针对上述不足,文章提出一种改进的位向量流分类算法,该算法无需进行位向量聚合,减少了内存开销,并按规则的源/目的IP地址前缀建立分组表,根据表中分组所包含IP地址数目降序排列,使得算法具有良好的时间性能。实验结果表明,本算法在大规模规则库下具有良好的时间和空间效率。     

用Flash单片机对FPGA进行配置的研究

在介绍闪速(Flash)单片机和现场可编程门阵列(FPGA)的基础上，重点研究了用闪速单片机对现场可编程门阵列进行配置的原理与方法，提出了F1ash单片机与进行串行数据传输和并行数据传输的实现方案。其中的硬件是针对应用广泛的AT89系列中的AT89C52 Flash单片机而设计的；而FPGA以AT6002为例，阐述了FPGA的时序要求，并分别对串行数据传输和并行数据传输方式下的比特流进行了详细分析。对配置数据分别存储在内部和外部的存储器中进行了比较，并讨论了配置数据存储的安全性。在一些对空间很敏感的应用中，为了取得更大的空间效益，可以使用具有I2C BUS总线接口的串行存储器。研究表明，用单片机对FPGA进行配置是方便、灵活、有效的，而且切实可行。该方法可以广泛地应用于不同领域。     

基于部分重配置的FPGA内嵌BRAM测试方法

对于FPGA的内嵌BRAM资源的测试,传统的方法存在着故障覆盖率不够高,测试配置数目较多,以及测试时间较长的缺点.针对上述问题,本文提出了一种新的利用FPGA内嵌ICAP核进行片内自动部分重配置功能来实现对FPGA内嵌BRAM核的内建自测试方法,且无需额外的外接存储单元.在已有方法的基础上提高了对写破坏故障、读破坏故障、干扰耦合故障、写破坏耦合故障、读破坏耦合故障以及BRAM初始化功能故障的覆盖,改进算法使程序执行周期数降低一半左右,同时将多个算法集成在同一个测试配置里来实现降低测试的完整配置数,从而降低测试时间.测试结果表明,该方法在故障覆盖率上可以达到100%,而且测试配置数可以降低至两个完整配置,其中每个完整配置里包含13个算法的片内自动部分重配置,实测得到总测试时间仅为131.216ms.     

一种基于FPGA的DES加密算法实现

讨论了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的数据加密标准算法实现.采取资源优先方案,在轮函数内部设置3级流水线,提高了整体处理速度;在FPGA上实现密钥轮函数和密钥变换函数,减少了相邻流水线级间的逻辑复杂度;采用ROM实现了S盒的变换功能,减少了程序对编译器的依赖性.本方法代码效率高,占用系统资源少,极大地提高了算法的整体性能,其设计已经在Xilinx XC2S100e芯片上得到了实现.     

FPGA中的可编程逻辑模块CLB的设计

基于对商用FPGA的研究,分析设计了一种FPGA中的可编程逻辑模块CLB,并对自主研发设计的CLB的逻辑功能正确性进行了仿真验证.仿真的结果表明,所设计的CLB结构能够实现多达九输入的某些布尔函数和分布式随机存储器的功能,所实现的功能更为通用,所采用的查找表组合结构克服了传统查找表随输入端增加而芯片面积呈几何级数增大的缺点.     

一种基于FPGA的实时图像处理系统

介绍了一种应用高速、性能可靠的FPGA来进行图像处理的系统组成。该系统能够快速实现图像处理并具有很好的再开发性。同时介绍了怎样应用VHDL语言进行相应功能的程序设计开发。     

一种可扩展高速FPGA嵌入式ECC电路设计

针对当前现场可编程门阵列(FPGA)嵌入式帧检错与纠错(ECC)电路速度低、可扩展性差的不足,设计了一种新型可扩展的高速流水线型帧ECC电路.它充分利用FPGA回读数据的特征,在FPGA回读数据的同时完成单帧数据的ECC校验,不占用额外的存储资源.每一级流水线的延时相对于整个FPGA配置电路的延时而言是非常小的,不会影响到整个FPGA配置电路的速度.实验结果表明,和Xilinx设计的ECC电路相比,本设计的平均最高工作频率是其1.5倍,平均资源占用率仅为其10%.此外,该帧ECC电路具有良好的扩展性,通过调整流水线的级数就能够很好地适应FPGA配置位流结构的改变.     

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.     

一种基于并行模拟退火的FPGA布局算法

随着现场可编程门阵列FPGA容量的迅速增大,用户的设计编译时间也越来越长,其中以布局环节最为耗时.提出了一种基于并行模拟退火的FPGA布局算法DPSA,使用动态的交换次数更新策略.计算结果表明,在4核的实验条件下,DPSA算法比以VPR为代表的串行算法在布局速度上平均提高了2.9倍,布局质量提高了4％,并且加速性能随着CPU核心的增加具有良好的扩展性.另外,由于各线程间采用同步通信的方式,DPSA算法具有确定性的布局结果.     

一种基于FPGA的互相关函数加速器设计

为了实现实时高性能目标识别,设计了一种基于FPGA的互相关函数加速器.通过合理的硬件设计与逻辑复用,使互相关函数计算速度得到提升.实验结果表明,加速器可以高速完成互相关函数计算,满足实时高分辨率图像目标识别系统的需求.