[實用新型]基于現場可編程門陣列實現的單板系統

有效

• 申請號: 201320817379.6
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN203689503U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李樺林;李清俊;徐寧
• 申請（專利權）人: 杭州海康威視數字技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 周華霞;王麗琴

技術領域

本實用新型涉及單板技術，尤其涉及基于現場可編程門陣列實現的單板系統。

背景技術

不同廠商提供的現場可編程門陣列（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。

實際應用時，單板系統常由多塊FPGA芯片構成；在單板系統中，常需要對各FPGA芯片進行配置。配置，指對FPGA芯片進行二進制文件編程的過程；具體地，各FPGA芯片需要獲取相應的配置二進制文件，運行，以完成程序配置；所述配置二進制文件，也稱為配置程序，是相應FPGA芯片實現自身功能需要運行的程序。

參見圖1，為現有技術基于FPGA實現的單板系統，該單板系統包括兩片以上的FPGA芯片和兩片以上的FLASH芯片，每個FPGA芯片與各自的FLASH芯片連接。圖1的實例中，包含兩片FPGA芯片和兩片FLASH芯片，兩片FPGA芯片分別為：Xilinx公司的FPGA芯片，為圖中的FPGA芯片0，lattice公司的FPGA芯片，為圖中的FPGA芯片1；FPGA芯片0對應的配置程序存儲在FLASH芯片0中，上電后，FPGA芯片0從FLASH芯片0中讀取配置程序，并運行；FPGA芯片1對應的配置程序存儲在FLASH芯片1中，上電后，FPGA芯片1從FLASH芯片1中讀取配置程序，并運行。

圖1的單板系統結構存在如下缺陷：

單板系統中常包括多個不同廠商的FPGA芯片，隨著廠商數目增多，所需要的FLASH芯片數量會增加；在單板系統中配置的FLASH芯片數量增多，導致電路面積增大，硬件成本相對提高。

為了減小電路面積，目前出現了圖2所示的單板系統，該單板系統僅采用了一片FLASH芯片，還包括一片CPU芯片和至少一片從FPGA芯片；所述FLASH芯片與CPU芯片連接，存儲各從FPGA芯片的配置程序；CPU芯片與FLASH芯片連接，還與各從FPGA芯片連接，主FPGA芯片從FLASH芯片中讀取各從FLASH芯片的配置程序，發送給相應從FPGA芯片；從FPGA芯片接收主CPU芯片發送的配置程序，運行配置程序。其中的CPU芯片具體如單片機、ARM或DSP芯片。

圖2所示單板系統采用CPU芯片與FPGA芯片的混合設計，將CPU芯片的應用程序和FPGA芯片的配置程序都存儲在一片FLASH芯片中；圖中示出了3片FPGA芯片，分別是廠商1、2和3的FPGA芯片。上電后CPU芯片配置自身的配置程序，然后CPU芯片通過配置程序從FLASH芯片讀取關于FPGA芯片的配置程序，發送給各FPGA芯片，實現多片FPGA芯片的程序配置。

圖2的單板系統結構存在如下缺陷：

在實際應用中，某些通訊以及視頻領域，單板系統沒有CPU芯片，如果僅為了實現圖2的程序配置方案，需要在單板系統中增加CPU芯片；這增加了設計的復雜度和硬件成本；并且，CPU芯片與FPGA芯片之間交互采用通用輸入輸出（GPIO，General?Purpose?Input?Output）管腳來模擬FPGA電路時序，其工作頻率較低。

發明內容

本實用新型提供了一種基于現場可編程門陣列實現的單板系統，該系統能夠簡化設計的復雜度，節省成本，且提高配置的工作頻率。

一種基于現場可編程門陣列實現的單板系統，該單板系統包括一片閃存FLASH芯片、一片FPGA和至少一片從FPGA芯片；所述FLASH芯片與主FPGA芯片連接，存儲主FPGA芯片和從FPGA芯片的配置程序；主FPGA芯片與FLASH芯片連接，還與從FPGA芯片連接，主FPGA芯片從FLASH芯片中讀取從FLASH芯片的配置程序，發送給相應從FPGA芯片；從FPGA芯片與主FPGA芯片連接，接收主FPGA芯片發送的配置程序，運行配置程序。

從上述方案可以看出，本實用新型中，單板系統包括一片FLASH芯片、主FPGA和至少一片從FPGA芯片。本實用新型只設置一片FLASH芯片，并且，由其中的一片FPGA芯片完成從FPGA芯片的程序配置，這樣，無需另外設置CPU芯片，進而，簡化了設計的復雜度，也節省成本；并且，主FPGA芯片與從FPGA芯片之間的交互采用FPGA實現電路時序，基于FPGA實現的電路時序具有高頻率的特點，進而提高了配置的工作頻率，降低了FPGA的配置時間。

附圖說明

圖1為現有技術基于FPGA實現的單板系統結構示意圖實例一；