[发明专利]基于FPGA的嵌入式系统及其配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式领域，具体而言，涉及基于FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)的嵌入式系统及其配置方法。

背景技术

目前，嵌入式系统产业发展极其迅猛，已经成为计算机体系的重要组成部分。嵌入式产品已经深入到人们生活的方方面面，可谓无处不在，从手机、MP3到智能家电、车载电子再到航天飞机、卫星系统，无处不有嵌入式系统在大显身手。而基于FPGA的嵌入式系统的发展也方兴未艾，正是由于FPGA运算速度快、可并行计算、在线可编程等优良特性使得FPGA在嵌入式系统中的地位稳步上升。

然而，FPGA相对较高的成本和功耗成为基于FPGA的嵌入式系统发展的一个瓶颈。面对这一难题，业界通常的做法是在功能、成本、功耗之间进行权衡，得到一个次优的方案。这样做往往是要么付出成本的代价来实现功能，要么尽量降低功能要求来实现对成本和功耗的控制。

发明内容

本发明旨在提供一种基于FPGA的嵌入式系统及其配置方法，以解决现有的基于FPGA的嵌入式系统运行效率较低的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种基于FPGA的嵌入式系统，包括：存储器，用于保存多个可执行文件，其中，每个可执行文件是由将期望实现的功能分为多个可分时复用FPGA且相互不耦合的模块所独立生成；MCU，用于将各个可执行文件依次写入FPGA中；FPGA，用于执行可执行文件。

在本发明的实施例中，提供了一种基于FPGA的嵌入式系统的配置方法，包括：将期望实现的功能分为多个可分时复用FPGA且相互不耦合的模块；将每个模块独立生成可执行文件；将可执行文件写入嵌入式系统中的存储器中；嵌入式系统中的MCU将各个可执行文件依次写入FPGA中。

本发明上述实施例的基于FPGA的嵌入式系统及其配置方法，因为采用了MCU分时复用FPGA的功能，所以解决了现有的基于FPGA的嵌入式系统运行效率较低的问题，提高了基于FPGA的嵌入式系统的利用效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的基于FPGA的嵌入式系统的结构图；

图2示出了根据本发明优选实施例的基于FPGA的嵌入式系统的结构图；

图3示出了根据本发明优选实施例的MCU与FPGA的连接结构图；

图4示出了根据本发明实施例的基于FPGA的嵌入式系统的配置方法的流程图；

图5示出了根据本发明优选实施例的基于FPGA的嵌入式系统的配置方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1示出了根据本发明实施例的基于FPGA的嵌入式系统的结构图，包括：

存储器101，用于保存多个可执行文件，其中，每个可执行文件是由将期望实现的功能分为多个可分时复用FPGA且相互不耦合的模块所独立生成；

MCU 102，用于将各个可执行文件依次写入FPGA中；

FPGA 103，用于执行可执行文件。由于FPGA具有运行速度快、可并行计算、重复可编程等优良特性，因此如果一个嵌入式系统中需要对大量数据进行高速计算或存储，往往都需要一个FPGA来对数据进行控制。一方面由于FPGA可并行计算，所以运算速度有保障；另一方面由于FPGA可同步设计，因此运算时间可精确控制到纳秒级别。

本实施例将所要实现的FPGA的功能模块化，分为几个可分时复用FPGA而没有相互耦合的模块。每个模块独立编译、综合，生成可执行文件。然后将这几个文件全部写入嵌入式系统的存储器中，由于存储元件价格低廉，所以不会带来太大的成本。由于FPGA的资源非常宝贵，所以通常只用来做高速、精确运算，而一些对实时性要求不高的控制流程都由MCU来完成。同时，由于当前的MCU都可嵌入操作系统，所以更适合于完成流程控制、资源管理类的工作。本实施例通过这种办法，将FPGA功能从时间上划分为一些小的功能单元，使得对FPGA资源的需求量成倍地减少，通过分时复用FPGA资源，从而达到降低成本和功耗的目的。

优选地，存储器是FLASH。本优选实施例所提供的FLASH存储器单元，主要用来存储嵌入式系统所需要的操作系统以及FPGA的各功能模块。主要是因为FLASH存储器件具有非易失性以及造价低廉的优点。