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《哈尔滨工业大学》 2012年
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FPGA动态可重构技术及其应用研究

李昆吉  
【摘要】:FPGA动态可重构技术能够在FPGA运行过程中对其内部的全部或部分逻辑资源进行重新配置,进而实现逻辑功能的动态切换,而不终止器件的运行。这使硬件系统的更新或修改变得十分容易,提高了FPGA的灵活性;该技术实现了资源的时分复用,提高了FPGA的资源利用率并降低了功耗。FPGA动态可重构技术的巨大优势使其在系统容错、航空航天、可进化硬件、多功能仪器等众多领域都有着广阔的应用前景。鉴于此,针对FPGA的动态重构技术及其应用进行研究具有重要的研究价值和实际意义。 本文分析了FPGA动态可重构技术的国内外研究及应用现状,对基于FPGA的动态可重构技术的原理及实现方法进行了深入的研究,并对主流生产厂商的FPGA动态重构实现方法进行了分析和比较。在对FPGA动态重构技术进行深入的研究和分析的基础上,提出了一种具备本地动态全局重构、本地动态局部重构以及远程动态重构能力的载板设计方案。该方案以Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA作为重构硬件基础,设计了基于Platform Flash PROM、BPI Flash、System ACE CF配置方式下的动态重构接口电路以及远程动态重构接口电路;设计的载板可作为主控板挂接在将来根据不同需求而设计的功能板上以使功能板具备动态可重构能力,增强了设计的灵活性和通用性,实现同一硬件基础上通过重构以适应不同型号以及相同型号在不同阶段的导弹和卫星通用化测试需求。最后,以可重构载荷数据模拟源作为应用实例来验证动态可重构载板的设计的合理性和正确性。 实际测试结果表明,载板不仅可以通过本地触发重构实现基于Platform FlashPROM、BPI Flash、System ACE CF配置方式下的动态全局重构以及JTAG调试模式下的动态局部重构来实现载荷数据模拟源的功能的动态切换,而且可以通过以太网远程发送配置数据文件并触发重构来取得同样的功能重构效果。从多个方面验证了FPGA动态重构技术的巨大优势。本文对于其它从事该项技术研究与开发的人员具有重要的参考价值和借鉴意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN791

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 夏飞;李晖宙;;基于双FPGA系统的高速全局动态重构设计与实现[J];现代电子技术;2017年16期
2 阎啸;杨宗武;王茜;张天虹;;一体化综合信息处理载荷系统中柔性可重构技术的研究[J];实验科学与技术;2016年06期
3 梁健;张润宁;赵帅;;一种针对COTS器件的抗辐射加固方法[J];航天器工程;2016年04期
4 杜林;邹孝付;;基于FPGA的动态重构技术研究与实现[J];自动化与仪器仪表;2015年07期
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1 姚远;可重构核仪器框架和应用研究[D];中国科学技术大学;2015年
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1 席胜鑫;可重构计算平台上SHA系列函数的优化实现[D];郑州大学;2017年
2 李冰;XPS文件生成器的设计与实现[D];吉林大学;2016年
3 杨爽;基于FPGA的CAN接口抗SEU容错方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
4 王翀;面向可穿戴应用的动态可重构调度平台的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 洪万帆;基于FPGA可重构技术的多功能仪器设计[D];中北大学;2016年
6 刘杰;基于FPGA的高速数字I/O系统设计与实现[D];北京工业大学;2016年
7 杨程;基于FPGA的人工神经网络的研究与实现[D];西安电子科技大学;2016年
8 安晓风;卫星相对姿态智能自适应控制及分布式仿真技术研究[D];北京理工大学;2016年
9 池清萍;基于FPGA可重构的数据采集接口的设计与实现[D];北京工业大学;2015年
10 李渊;基于FPGA的通用总线动态可重构设计[D];南京航空航天大学;2015年
【参考文献】
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3 张承畅;严单贵;杨力生;齐怀龙;杨宏;;基于XCF32P的多FPGA配置方案[J];计算机工程;2010年15期
4 庞业勇;王少军;彭喜元;;基于SOPC的远程可重构系统设计方法研究[J];电子测量与仪器学报;2010年06期
5 陈晓畋;韩爱芳;;基于FPGA的可重构计算技术研究[J];计算机与信息技术;2010年04期
6 杨海钢;孙嘉斌;王慰;;FPGA器件设计技术发展综述[J];电子与信息学报;2010年03期
7 徐国栋;赵丹;向文豪;邱文勋;张世杰;;可重构的卫星/运载复用电子系统设计[J];航空学报;2009年07期
8 王志远;王建华;徐旸;;可重构计算综述[J];小型微型计算机系统;2009年06期
9 江晋剑;;基于SOPC构建的嵌入式Web服务器设计[J];自动化与仪器仪表;2009年03期
10 赵丹;徐国栋;刘源;;可重构技术的航天应用与星载计算机设计[J];哈尔滨工程大学学报;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈利光;适合于硬件进化的FPGA平台设计实现[D];复旦大学;2009年
2 周盛雨;基于FPGA的动态部分重构系统实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
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1 刘博;FPGA远程动态重构系统的设计与实现[D];大连理工大学;2011年
2 马飞;可重构飞轮模拟器研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 杨华秋;可进化硬件平台研究[D];复旦大学;2011年
4 刘斐文;基于FPGA动态重构的数字系统容错设计技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 田炜;基于Internet的可重构系统设计[D];西安电子科技大学;2009年
6 李国平;FPGA低功耗布局布线算法的研究与改进[D];浙江大学;2007年
7 施小祥;动态可重构FPGA的布局布线算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
【共引文献】
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1 宋海声;滕喜龙;魏煜秦;;基于FPGA的土壤数据采集分析决策系统[J];计算机测量与控制;2017年10期
2 庞波;郝维宁;张文峰;徐勇;朱剑冰;;一种SRAM-FPGA在轨重构的工程实现方案[J];航天器工程;2017年05期
3 林思苗;张艳荣;;基于FPGA的多点温度无线采集系统[J];电子测量技术;2017年10期
4 聂廷远;王培培;高久顼;吉爱国;;基于复杂网络的FPGA IP核电路及其安全性分析[J];信息网络安全;2017年10期
5 李浩洋;宋宇鲲;;一种支持多种工作模式的可重构计算单元的设计[J];微电子学与计算机;2017年10期
6 张文豪;柯式镇;姜明;李安宗;李成远;南又升;梅继力;;基于时序等效采样的随钻电磁波测井检波系统[J];西安石油大学学报(自然科学版);2017年05期
7 周治虎;张凡;武明虎;孔祥斌;刘聪;代松;;PC104故障监控平台FPGA程序设计[J];电子技术应用;2017年09期
8 任晓静;李赓;孙林;杜慧茜;吴琼之;;多通道数字相关器的优化设计[J];电子设计工程;2017年16期
9 夏飞;李晖宙;;基于双FPGA系统的高速全局动态重构设计与实现[J];现代电子技术;2017年16期
10 李茂;杨录;张艳花;;基于FPGA和USB的多通道超声检测系统设计[J];仪表技术与传感器;2017年08期
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1 姚远;可重构核仪器框架和应用研究[D];中国科学技术大学;2015年
2 张开锋;数字演化硬件与容错技术研究[D];国防科学技术大学;2014年
3 李列文;FPGA低功耗设计相关技术研究[D];中南大学;2014年
4 桑子儒;可重构核仪器的研究[D];中国科学技术大学;2013年
5 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年
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1 徐晓东;动态可重构系统中任务调度与布局算法研究[D];中国科学技术大学;2017年
2 程桂花;MVVM前后端数据交互中安全机制的研究与实现[D];浙江理工大学;2017年
3 张程程;SRAM型FPGA的可重构容错结构研究[D];南京理工大学;2017年
4 王翀;面向可穿戴应用的动态可重构调度平台的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 洪万帆;基于FPGA可重构技术的多功能仪器设计[D];中北大学;2016年
6 朱闯;基于FPGA的神经网络控制器的研究与实现[D];合肥工业大学;2016年
7 何坤;基于位流重定位的数字系统在线演化技术研究[D];南京航空航天大学;2016年
8 安晓风;卫星相对姿态智能自适应控制及分布式仿真技术研究[D];北京理工大学;2016年
9 胡生旺;激光通信系统中伺服控制器设计及实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
10 池清萍;基于FPGA可重构的数据采集接口的设计与实现[D];北京工业大学;2015年
【同被引文献】
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1 郑晓云;王绍举;;SRAM型FPGA单粒子翻转模拟系统研究[J];红外与激光工程;2014年S1期
2 邵龙;;一种基于改进型游程编码的FPGA动态重构方法[J];电子器件;2014年05期
3 宋凝芳;秦姣梅;潘雄;江云天;;SRAM型FPGA单粒子效应逐位翻转故障注入方法[J];北京航空航天大学学报;2012年10期
4 钱伟康;倪元鸿;谢凯年;蒋艳;;基于Xilinx System Generator的PID算法快速硬件实现[J];电子技术应用;2011年11期
5 邢克飞;何伟;杨俊;;COTS器件的空间应用技术研究[J];计算机测量与控制;2011年07期
6 张超;赵伟;刘峥;;基于FPGA的三模冗余容错技术研究[J];现代电子技术;2011年05期
7 胡建平;雷厉;;空天地一体化飞行器测控通信网技术探讨[J];飞行器测控学报;2010年05期
8 陈晓畋;韩爱芳;;基于FPGA的可重构计算技术研究[J];计算机与信息技术;2010年04期
9 姚睿;王友仁;于盛林;陈则王;;具有在线修复能力的强容错三模冗余系统设计及实验研究[J];电子学报;2010年01期
10 王志远;王建华;徐旸;;可重构计算综述[J];小型微型计算机系统;2009年06期
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1 桑子儒;可重构核仪器的研究[D];中国科学技术大学;2013年
2 沈奇;量子通信中的精密时间测量技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 王敏;数字核能谱测量系统中滤波与成形技术研究[D];成都理工大学;2011年
4 刘秉义;车载测风激光雷达性能优化和风场反演[D];中国海洋大学;2008年
5 周盛雨;基于FPGA的动态部分重构系统实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
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1 江继龙;基于PXIe总线的高速数字I/O硬件设计与实现[D];北京工业大学;2015年
2 赵华影;基于FPGA的数据高速采集系统设计[D];浙江理工大学;2015年
3 刘承坤;基于FPGA在轨数据处理技术研究[D];北京邮电大学;2015年
4 刘利军;微型卫星综合电子系统设计与实现[D];东华大学;2015年
5 周进;动态可重构的基带调制解调器设计[D];南京理工大学;2015年
6 方金木;航天应用中FPGA可靠性设计技术研究[D];西安电子科技大学;2014年
7 付振鹏;面向导弹测试的PXI可重构仪器研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
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9 赖远志;面向异构多处理器平台的动态可重构技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
10 赵国良;基于FPGA的CAN-USB协议转换系统的设计[D];安徽理工大学;2014年
【二级引证文献】
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1 徐健;侯振龙;龚东磊;方明;;高速串行数据处理模块的设计与实现[J];计算机工程;2016年03期
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1 王月东;基于李雅普诺夫函数的双星编队控制研究[D];中北大学;2017年
【二级参考文献】
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1 何伟;余征华;张玲;刘平净;;基于SoPC的SD卡控制器IP核的设计[J];电子技术应用;2011年03期
2 江晋剑;;基于SOPC构建的嵌入式Web服务器设计[J];自动化与仪器仪表;2009年03期
3 李威;杨海钢;龚萧;;FPGA连线连接盒中基于信息熵优化的结构设计[J];计算机辅助设计与图形学学报;2009年02期
4 管武;王健;秦霆镐;方圆;;基于ARM的远程重构通讯控制模块的设计[J];微计算机信息;2009年02期
5 张九华;胡廉民;;基于硬件的AES算法[J];计算机工程;2008年20期
6 张鑫;牟卫华;;多节点大容量FPGA系统的远程升级方法[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年09期
7 王简瑜;张鲁国;;AES和SMS4算法的可重构设计与高效实现[J];计算机工程;2008年15期
8 周汝;;基于FPGA的嵌入式系统设计[J];电脑知识与技术;2008年14期
9 许骏;晏渭川;彭澄廉;;基于模块的动态可重构系统设计[J];计算机工程与设计;2008年06期
10 谢浩;张健;;基于SPARC V8的嵌入式星载计算机[J];微计算机信息;2008年05期
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1 武文权;可重构并行小卫星星载计算机体系结构设计[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
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1 李鹏飞;FPGA动态自重构系统的设计方法学研究[D];大连理工大学;2009年
2 曲贺;动态指令集计算机处理器的自重构系统设计[D];大连理工大学;2009年
3 沈静静;用于FPGA的新型混合布线算法的研究[D];江南大学;2009年
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5 朱海;支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统研究[D];湖南大学;2009年
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10 赵远宁;基于Xilinx Virtex-Ⅱ Pro的过程级动态部分可重构系统设计与实现[D];湖南大学;2008年
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