本文選題：動態(tài)可重構(gòu) + AP-SOC�。� 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)是無人機(jī)機(jī)載信號處理平臺的重要組成部分。動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)能夠根據(jù)不同的功能需求對計算資源進(jìn)行動態(tài)重配置。目前大多數(shù)動態(tài)重構(gòu)系統(tǒng)由于軟硬件任務(wù)分離,處理器與總線架構(gòu)限制等問題,存在著開發(fā)周期長,移植難度大等缺點。因此,在保證任務(wù)功能及參數(shù)動態(tài)加載的前提下,如何構(gòu)建軟硬件高度耦合的動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)具有重要的研究意義。作者利用軟硬件高度集成的AP-SOC(all-programmable system on chips)芯片以及AXI傳輸協(xié)議,DMA傳輸機(jī)制等相關(guān)技術(shù),完成了一種在軟硬件動態(tài)耦合和實時調(diào)度下可以進(jìn)行快速任務(wù)切換以及參數(shù)加載的動態(tài)重構(gòu)系統(tǒng)。文章首先針對傳統(tǒng)可重構(gòu)系統(tǒng)軟硬件分離問題,結(jié)合動態(tài)重構(gòu)相關(guān)技術(shù),根據(jù)動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲傳輸,動態(tài)任務(wù)切換等需求,提出了基于AP-SOC芯片的動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)方案。該方案中軟硬件任務(wù)集成在單個芯片上,通過高級可擴(kuò)展總線接口進(jìn)行交互,主要對傳統(tǒng)可重構(gòu)系統(tǒng)中軟硬件任務(wù)只能運行在不同環(huán)境通過外部總線進(jìn)行交互的缺點進(jìn)行了改進(jìn)。其次,文章從硬件電路,可編程邏輯子系統(tǒng)以及處理器子系統(tǒng)三個方面介紹了整個動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。其中著重解決了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、軟硬件模塊間數(shù)據(jù)高速傳輸、重構(gòu)實時進(jìn)程控制等問題。其中千兆以太網(wǎng)技術(shù)解決了遠(yuǎn)程更新配置文件問題,AXI(Advanced eXtensible Interface)總線技術(shù)解決了軟硬件模塊數(shù)據(jù)交互的問題,DMA傳輸機(jī)制提升了整體配置速率,重構(gòu)時序控制器保證了目標(biāo)重構(gòu)芯片按照SelectMAP協(xié)議正確進(jìn)行配置。整個系統(tǒng)以單Zynq芯片為主體實現(xiàn)了動態(tài)重構(gòu)功能,具有良好的可操作性和可移植性。本文所設(shè)計并實現(xiàn)的基于AP-SOC動態(tài)可重構(gòu)系統(tǒng)在信號處理載板上進(jìn)行了測試與驗證。根據(jù)結(jié)果表明。整個系統(tǒng)正常工作,可以通過以太網(wǎng)進(jìn)行配置文件更新,且多次測試整體重構(gòu)時間均不超過600ms,達(dá)到了不超過1s的動態(tài)任務(wù)切換設(shè)計需求。
[Abstract]:Dynamic reconfigurable system is an important part of UAV airborne signal processing platform. Dynamic reconfigurable technology can dynamically reconfigure computing resources according to different functional requirements. At present, most dynamic reconfiguration systems have the disadvantages of long development cycle and difficulty of transplanting due to the separation of software and hardware tasks and the limitation of processor and bus architecture. Therefore, on the premise of ensuring the dynamic loading of task functions and parameters, it is of great significance to study how to construct a dynamic reconfigurable system with high coupling between software and hardware. The author makes use of the highly integrated AP-SOC(all-programmable system on chipschip and the transmission mechanism of AXI transmission protocol. A dynamic reconfiguration system with fast task switching and parameter loading under the dynamic coupling of software and hardware and real-time scheduling is completed. Aiming at the problem of hardware and software separation of traditional reconfigurable system, combining with the related technology of dynamic reconfiguration, according to the requirements of data storage and transmission of dynamic reconfigurable system and dynamic task switching, a dynamic reconfigurable system scheme based on AP-SOC chip is proposed in this paper. In this scheme, the software and hardware tasks are integrated on a single chip and interacted with each other through an advanced extensible bus interface. In this paper, the shortcomings of traditional reconfigurable system in which the software and hardware tasks can only run in different environments and interact with each other by external bus are improved. Secondly, this paper introduces the design and implementation of the whole dynamic reconfigurable system from three aspects: hardware circuit, programmable logic subsystem and processor subsystem. The problems of remote data transmission, high speed data transmission between hardware and software modules, and reconstruction of real-time process control are emphatically solved. Among them, Gigabit Ethernet technology solves the problem of remote updating configuration file. The bus technology of ax I / Advanced eXtensible Interface solves the problem of data exchange between software and hardware modules. The reconfigurable timing controller ensures that the target reconfiguration chip is configured correctly according to SelectMAP protocol. The whole system uses single Zynq chip as the main body to realize the dynamic reconfiguration function, which has good operability and portability. The dynamic reconfigurable system based on AP-SOC designed and implemented in this paper is tested and verified on the signal processing board. The results show that. The whole system works normally, can update the configuration file through Ethernet, and the overall reconfiguration time of multiple tests is less than 600ms. the dynamic task switching design requirement is not more than 1s.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：V279;V243;TN47

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1834651