[发明专利]一种基于FPGA和ARM的嵌入式高性能异构计算平台

说明书

技术领域

本发明涉及计算机硬件领域，属于嵌入式硬件平台领域，具体为一种基于FPGA和ARM的嵌入式高性能异构计算平台。 

背景技术

随着生产的发展和研究需要，对高速低成本的视频、音频、数字图像处理系统的需求日益增加，对于高速图像平台系统的研究十分热门。传统的图像处理系统，如单纯的FPGA芯片或者ARM芯片，处理速度慢而且处理功能过于简单，可扩展性也不好，当前也有用高速DSP、GPU实现的高速图像处理平台系统，但成本太高，性价比低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于FPGA和ARM的嵌入式高性能异构计算平台，其集FPGA与ARM的优点于一体，传输处理速度快，可扩展性好，可靠性高，解决了现有技术中的不足之处，实现软硬件系统的互补，提高系统的性能。

其技术方案是这样的：一种基于FPGA和ARM的嵌入式高性能异构计算平台，其特征在于，其包括信息输入系统，所述信息输入系统连接ARM模块和FPGA模块后再连接信息输出系统。

其进一步特征在于，所述ARM模块分别通过PCI Express X1 总线接口、GPMC与所述FPGA进行数据传输、通信，所述FPGA模块通过SPI方式对所述ARM模块进行输入配置；所述FPGA模块外部I/O端口采用FMC标准插槽，所述FMC标准插槽使用两片160引脚的LPC，每个所述LPC设置有34对差分信号；所述FPGA连接两片容量为1Gb的DDR3作为内存，所述DDR3内存采用13根地址线作为地址输入，16根数据线作为数据输出，9位控制信号；所述FPGA模块内嵌DP83865DVH作为物理层收发器，采用GMII作为以太网接口，所述GMII采用8位数据接口，工作时钟为125MHz，外设RJ45网卡接口；所述FPGA模块采用超高速瞬态响应负载点电源模块PTH08T230W；所述FPGA模块还包括LED显示模块、通用I/O口插座、Debug/JATG调试接口、系统时钟接口和4个通用数据传输平台；所述ARM模块为TMS320DM365数字媒体处理器，所述FPGA模块的主芯片为Spartan-6 XC6SLX150T的FPGA芯片；所述TMS320DM365数字媒体处理器包括ISIF、数字LCD控制器、SD闪存、EMAC、SPI、UART接口、DDR2内存、Flash；所述Spartan-6 XC6SLX150T的FPGA芯片与所述TMS320DM365数字媒体处理器之间引脚连接插座选用25×2的插座，所述Spartan-6 XC6SLX150T的FPGA芯片、所述TMS320DM365数字媒体处理器与其他接口的引脚连接插座也选用25×2的插座；所述信息输入系统包括VPSS、所述TMS320DM365数字媒体处理器的所述SD闪存，所述信息输出系统包括VPIF、连接所述Spartan-6 XC6SLX150T的FPGA芯片的所述RJ45网卡接口、所述TMS320DM365数字媒体处理器的所述UART接口。

采用本发明的结构后，需要处理的信息通过信息输入系统输入后， ARM作为主控制器，负责数据和视频图像处理命令的调度和处理流程的控制，FPGA作为协处理器，变成了ARM处理器的硬件加速器，负责视频图像解释与图像处理显示，FPGA相当于ARM的外设，由接口实现挂接到ARM总线上，并映射到ARM的存储空间，使得ARM能够将数据和自定义的命令发送给FPGA进行处理，FPGA的并行逻辑架构可以实现逻辑核算术功能，内嵌的硬件乘法器可以实现高速实时运算，内嵌的DSP块可以实现高速的并行数据处理，最后将处理结果输出，提高了处理器和系统的效率，FPGA和ARM的结合集两者优点于一体，解决了现有技术中的不足之处，传输处理速度快，可扩展性好，可靠性高，实现软硬件系统的互补，提高系统的性能。

附图说明

图1为系统整体结构框图；

图2为FPGA模块功能及与ARM连接的框图；

图3为FPGA通信接口插座图一；

图4为FPGA通信接口插座图二；

图5为控制总线开关引脚连接图；

图6为TMS320DM365功能模块框图；

图7为RAM通信接口插座图一；

图8为RAM通信接口插座图二。

具体实施方式