基于以太網的信號處理平臺動態重構設計
2020年電子技術應用第8期
王松明
中國西南電子技術研究所，四川 成都610036
摘要： 信號處理平臺通常采用“FPGA+DSP+ARM”架構實現特定的信號處理功能，隨著技術的發展，越來越多的工程應用要求信號處理平臺具備動態重構功能。介紹了一種基于以太網的動態重構設計方案，該方案可以實現信號處理平臺上多個FPGA和DSP動態更新，同時不需要以往方案中的配置存儲器，配置時間短，能夠滿足多種場景下的應用需求。該方案已經在多個實際工程項目中驗證，取得了理想的實驗效果，具備非常高的移植性和擴展性。
中圖分類號： TN791
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200341
中文引用格式： 王松明. 基于以太網的信號處理平臺動態重構設計[J].電子技術應用，2020，46(8)：132-136.
英文引用格式： Wang Songming. Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：132-136.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200341
中文引用格式： 王松明. 基于以太網的信號處理平臺動態重構設計[J].電子技術應用，2020，46(8)：132-136.
英文引用格式： Wang Songming. Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：132-136.
Dynamic reconfiguration design of signal processing platform based on Ethernet
Wang Songming
Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China
Abstract： The signal processing platform usually uses FPGA+DSP+ARM architecture to achieve specific signal processing functions, with the development of signal processing technology, more and more engineering applications require signal processing platform to have dynamic reconfiguration capacity. This paper introduced a design of dynamic reconfiguration based on Ethernet, which can realized the dynamic update of multiple FPGA and DSP on the signal processing platform. At the same time, it did not need the configuration memory in previous design, and the configuration time is short, which can meet the application requirements in various scenarios. The design has been verified in many practical projects, and has achieved ideal experimental results, with high portability and scalability.
Key words : dynamic reconfiguration；FPGA；DSP；Ethernet
0 引言
隨著電子技術的發展，以“FPGA+DSP+嵌入式處理器”為核心的信號處理平臺需要基于資源動態重組設計思想采用開放式、標準化的通用架構，按用戶需求對平臺進行資源重組，實現系統功能的可重構，以滿足在設備資源有限情況下工作模式多樣化、靈活配置的用戶需求[1-3]。資源動態重組是指通過監控管理平臺接口對所有信號處理平臺進行統一管理，根據規劃確定當前任務所需的設備和鏈路，配置相應的信號處理平臺。這種方式要求信號處理平臺之間通過高速總線進行數據交互，具備開放式的業務數據和監控數據傳輸特性。
針對FPGA和DSP動態重構，國內相關文獻提出了多種解決方案，包括DSP EMIF總線[4]、CPCI總線[5]、RapidIO[6]、串口[7]等。這些方案在配置效率、設備成本、重構靈活性等方面都存在明顯的不足。針對這一問題，考慮到平臺本身就有接入以太網的需求以及嵌入式處理器和FPGA廣泛共存于信號處理平臺中[8-10]，本文提出了基于以太網的信號處理平臺動態重構設計方案。該方案利用信號處理平臺功能單元在線可重構特性，在多任務協同監控管理平臺實時調度下，通過以太網配合信號處理平臺上的嵌入式處理器對FPGA和DSP實現任務功能和參數的動態重構，同時支持FPGA部分重構和全局重構，形成功能可定義的硬件板卡，在節省硬件資源和降低設備成本的基礎上實現系統所需的硬件資源動態重組，并且可以通過資源動態備份實現信號處理系統的高可靠性。
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作者信息:
王松明
(中國西南電子技術研究所，四川 成都610036)
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