[发明专利]寻找FPGA配置文件与CLB块配置资源的映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)的资源映射分析方法。

背景技术

现场可编程门阵列(FPGA)是基于通过可编程互联连接的可配置逻辑块(CLB)矩阵的可编程半导体器件，CLB是FPGA内的基本逻辑单元。

FPGA技术，是二十世纪最重要的集成电路设计技术之一。FPGA电路在许多复杂电子系统中获得广泛应用。船舶控制系统、卫星导航、基站中转、武器系统等大量使用了FPGA器件，有覆盖或完全取代CPU、DSP等应用领域的趋势。

由于一般集成电路器件的研制周期都比较长，从设计到批量生产阶段一般都需要好几个月的时间，容易造成产品出货时却有点过时，与市场情况有出入。作为整机研制单位，最希望能有一种产品能快速实现所需的任何功能，从而能够快速开发、快速投放市场，抢得先机、抢得市场，FPGA器件完全可以满足用户得这种灵活多样得要求。

利用FPGA开发我们所需的产品，需要先将实现产品功能的配置文件下载到FPGA内部的配置RAM，通过应用若发现未能达到设计要求，我们就必须修改配置文件，一般开发流程是：根据要求首先进行逻辑设计、功能仿真、修改优化，然后进行设计综合、设计实现、产生配置文件等过程，如果使用中发现问题，哪怕很清楚错在哪里、仅需断开其中一个点，也需要从头来过。如果能在配置文件中直接修改这个点，就会大大提高调试效率，加速开发进程，如此我们必须知道配置文件与资源的映射关系。

术语解释：(1)配置文件——FPGA启动时需要从外部读取配置数据，这种数据文件称为配置文件；(2)映射——硬件可配置资源与配置数据文件之间的对应关系。

发明内容

为了解决现有的FPGA开发过程中遇到的上述问题，本发明提供了一种确定配置文件与资源之间的映射关系的特别方法，即寻找FPGA配置文件与CLB块配置资源的映射方法，它不需依赖FPGA固有的逻辑设计，只需通过配置文件的比较及相应的计算，就可以精确获知FPGA配置文件与CLB块配置资源的映射，这种映射可用于FPGA的应用开发。

一种寻找FPGA配置文件与CLB块配置资源的映射关系的方法，步骤是，先通过不同配置的位流数据比较获得CLB块配置数据块的位宽；再通过不同配置的位流数据比较获得CLB块配置数据块的行数；然后通过计算获得FPGA配置文件与CLB块配置资源的映射关系；最后通过位流数据比较获得每个资源所映射的数据。包括如下具体步骤：

(1)不配置任何资源，并产生位流文件(file-0)；

(2)建立任意配置[A]，使用CLB记为CLBxy，并产生位流文件(file-1)；

(3)在配置[A]基础上增加新的配置[B]，配置[A]和配置[B]使用的资源相同，位置在同一个CLB列，但不在同一CLB行；配置[B]使用的CLB记为CLBx(y+n)，并产生位流文件(file-n)；

(4)比较位流文件(file-0)和产生位流文件(file-1)，记录首个不同数据的位置bit(0)；

(5)比较位流文件(file-1)和产生位流文件(file-n)，记录首个不同数据的位置bit(n)；

(6)在配置[A]基础上增加新的配置[C]，配置[A]和配置[C]使用的资源相同，位置在同一个CLB行，但不在同一CLB列；配置[C]使用的CLB记为CLB(x+m)y，并产生位流文件(file-m)；

(7)比较位流文件(file-1)和产生位流文件(file-m)，记录首个不同数据的位置bit(m)；

(8)计算得到COL(列)＝[bit(n)-bit(0)]/n，ROW(行)＝[bit(m)-bit(0)]/m[COL*M+Δ]；假设该FPGA的CLB规模为M×N，Δ为常数，那么每一个CLB块配置数据的大小为COL(列)×ROW(行)的矩阵；

(9)重复步骤(6)～(8)的操作，计算得到Δ值；

(10)用软件工具在CLB00处建立配置，并产生位流文件(file-F)；

(11)比较位流文件(file-0)和产生位流文件(file-F)，记录首个不同数据的位置bit(F)；

(12)CLB块配置数据大小为：整个配置文件从bit(F)开始的[COL×M+Δ]×ROW×N大小的文件，

即FPGA中CLB配置数据在配置文件中的位置：从bit(F)开始的[COL×M+Δ]×ROW×N个位的数据。

所述步骤8)的计算方法如下：