[发明专利]一种低功耗的FPGA自适应加载方法及系统

说明书

本发明提出了一种低功耗的FPGA自适应加载方法及系统，用以解决现有加载方法中存在的FPGA功耗高和内部资源消耗大的技术问题。外部处理模块将多个不同功能的配置文件进行打包，得到总配置文件，并将总配置文件写到配置信息存储模块中；目标FPGA自动从配置信息存储模块中加载第一个配置文件，实现初始配置；FPGA功能检测模块检测外部输入数据与当前配置文件的匹配特性，外部输入数据与当前配置文件匹配，目标FPGA进入正常工作模式；外部输入数据与当前配置文件匹配不匹配，则触发自适应重加载过程，加载下一个配置文件，配置完成后返回检测步骤。本发明可有效降低FPGA功耗和对FPGA内部资源的消耗。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，涉及一种FPGA加载方法及系统，特别涉及一种FPGA自适应加载方法及系统，可用于通信、图像处理、能源交通等领域。

背景技术

FPGA是一种可编程使用的信号处理器件，用户可通过改变配置信息对其功能进行定义，以满足设计需求。与传统数字电路系统相比，FPGA具有可编程、高集成度、高速和高可靠性等优点，通过配置器件内部的逻辑功能和输入、输出端口，将原来电路板级的设计放在芯片中进行，提高了电路性能，降低了印刷电路板设计的工作量和难度，有效提高了设计的灵活性和效率。随着通信系统的复杂化和功能多样化，很多系统需要在不同时刻实现不同的功能，但是在某一时刻只需要完成单独的实现一小部分功能。同时，FPGA存在功耗大、耐高温能力差的特点；并且，FPGA的功耗越大，其发热量就越大，这不但导致耗电量的增加、运营成本的提高，同时还使系统的热设计压力增大、系统成本增加，因此，如何简单、有效地降低FPGA的功耗，是解决所述耗电量、运营成本、热设计压力和系统成本等一系列问题的关键。

FPGA配置文件的加载，是由FPGA主动引导的。上电后，FPGA将主动从FLASH中加载配置文件。FLASH中的FPGA配置文件是用外部处理模块将编译所得的MCS格式文件写入FLASH中。

传统的FPGA加载方法为：编译好总配置文件，经过外部处理设备将配置文件写入FLASH中，上电后，总配置文件自动从FLASH中加载入FPGA中。当FPGA要实现的功能单一时，配置文件也相对较小，FPGA的整体功耗也相对较小。当FPGA要实现的功能较多时，就需要将所有相关配置文件都加载入FPGA中会造成FPGA存在静态功耗与动态功耗两种情况，大大的增加了FPGA的功耗。同时所有相关配置文件全部加载进FPGA，也占用了大量的FPGA内部逻辑资源，使得开发FPGA时的硬件成本提高。

可见，当FPGA要实现的功能较多时，以往的做法是将所有功能模块的程序放在一起，一次性的去加载入FPGA，这样FPGA里面要包含很多功能，而功能多则意味着FPGA必须拥有很多的内部资源，而FPGA内部资源的多少和其相应FPGA的价格是正相关的。而且在很多情况下都需要FPGA有尽可能低的功耗，以往的做法会让多个模块同时待命，会增大FPGA的功耗，对系统整体性能产生影响。可见现有FPGA加载技术都存在的FPGA功耗高和内部资源消耗大等缺陷。因此，找到一种可降低FPGA功耗的自适应加载方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种低功耗的FPGA自适应加载方法及系统，用以解决现有加载方法中存在的FPGA功耗高和内部资源消耗大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种低功耗的FPGA自适应加载方法，包括如下步骤：

(1)外部处理模块获取总配置文件，并将其写入配置信息存储模块中：

(1a)编译多个不同功能的配置文件，多个不同功能的配置文件是指包括可能会出现的所有功能状态的配置文件，每个功能状态对应一个配置文件，且各个功能状态之间是时分的，各个配置文件都包含FPGA功能实现模块、FPGA功能检测模块和FPGA自适应加载模块；