[实用新型]基于现场可编程门阵列实现的单板系统有效

专利信息
申请号: 201320817379.6 申请日: 2013-12-11
公开(公告)号: CN203689503U 公开(公告)日: 2014-07-02
发明(设计)人: 李桦林;李清俊;徐宁 申请(专利权)人: 杭州海康威视数字技术股份有限公司
主分类号: G06F9/445 分类号: G06F9/445
代理公司: 北京德琦知识产权代理有限公司 11018 代理人: 周华霞;王丽琴
地址: 310052 浙江省杭州*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 现场 可编程 门阵列 实现 单板 系统
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及单板技术,尤其涉及基于现场可编程门阵列实现的单板系统。

背景技术

不同厂商提供的现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)芯片各不相同,包括xilinx、altera、lattice以及actel等公司的FPGA芯片。

实际应用时,单板系统常由多块FPGA芯片构成;在单板系统中,常需要对各FPGA芯片进行配置。配置,指对FPGA芯片进行二进制文件编程的过程;具体地,各FPGA芯片需要获取相应的配置二进制文件,运行,以完成程序配置;所述配置二进制文件,也称为配置程序,是相应FPGA芯片实现自身功能需要运行的程序。

参见图1,为现有技术基于FPGA实现的单板系统,该单板系统包括两片以上的FPGA芯片和两片以上的FLASH芯片,每个FPGA芯片与各自的FLASH芯片连接。图1的实例中,包含两片FPGA芯片和两片FLASH芯片,两片FPGA芯片分别为:Xilinx公司的FPGA芯片,为图中的FPGA芯片0,lattice公司的FPGA芯片,为图中的FPGA芯片1;FPGA芯片0对应的配置程序存储在FLASH芯片0中,上电后,FPGA芯片0从FLASH芯片0中读取配置程序,并运行;FPGA芯片1对应的配置程序存储在FLASH芯片1中,上电后,FPGA芯片1从FLASH芯片1中读取配置程序,并运行。

图1的单板系统结构存在如下缺陷:

单板系统中常包括多个不同厂商的FPGA芯片,随着厂商数目增多,所需要的FLASH芯片数量会增加;在单板系统中配置的FLASH芯片数量增多,导致电路面积增大,硬件成本相对提高。

为了减小电路面积,目前出现了图2所示的单板系统,该单板系统仅采用了一片FLASH芯片,还包括一片CPU芯片和至少一片从FPGA芯片;所述FLASH芯片与CPU芯片连接,存储各从FPGA芯片的配置程序;CPU芯片与FLASH芯片连接,还与各从FPGA芯片连接,主FPGA芯片从FLASH芯片中读取各从FLASH芯片的配置程序,发送给相应从FPGA芯片;从FPGA芯片接收主CPU芯片发送的配置程序,运行配置程序。其中的CPU芯片具体如单片机、ARM或DSP芯片。

图2所示单板系统采用CPU芯片与FPGA芯片的混合设计,将CPU芯片的应用程序和FPGA芯片的配置程序都存储在一片FLASH芯片中;图中示出了3片FPGA芯片,分别是厂商1、2和3的FPGA芯片。上电后CPU芯片配置自身的配置程序,然后CPU芯片通过配置程序从FLASH芯片读取关于FPGA芯片的配置程序,发送给各FPGA芯片,实现多片FPGA芯片的程序配置。

图2的单板系统结构存在如下缺陷:

在实际应用中,某些通讯以及视频领域,单板系统没有CPU芯片,如果仅为了实现图2的程序配置方案,需要在单板系统中增加CPU芯片;这增加了设计的复杂度和硬件成本;并且,CPU芯片与FPGA芯片之间交互采用通用输入输出(GPIO,General Purpose Input Output)管脚来模拟FPGA电路时序,其工作频率较低。

发明内容

本实用新型提供了一种基于现场可编程门阵列实现的单板系统,该系统能够简化设计的复杂度,节省成本,且提高配置的工作频率。

一种基于现场可编程门阵列实现的单板系统,该单板系统包括一片闪存FLASH芯片、一片FPGA和至少一片从FPGA芯片;所述FLASH芯片与主FPGA芯片连接,存储主FPGA芯片和从FPGA芯片的配置程序;主FPGA芯片与FLASH芯片连接,还与从FPGA芯片连接,主FPGA芯片从FLASH芯片中读取从FLASH芯片的配置程序,发送给相应从FPGA芯片;从FPGA芯片与主FPGA芯片连接,接收主FPGA芯片发送的配置程序,运行配置程序。

从上述方案可以看出,本实用新型中,单板系统包括一片FLASH芯片、主FPGA和至少一片从FPGA芯片。本实用新型只设置一片FLASH芯片,并且,由其中的一片FPGA芯片完成从FPGA芯片的程序配置,这样,无需另外设置CPU芯片,进而,简化了设计的复杂度,也节省成本;并且,主FPGA芯片与从FPGA芯片之间的交互采用FPGA实现电路时序,基于FPGA实现的电路时序具有高频率的特点,进而提高了配置的工作频率,降低了FPGA的配置时间。

附图说明

图1为现有技术基于FPGA实现的单板系统结构示意图实例一;

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