Xilinx FPGA的Fast Startup

　　對于這種演示來說，我們使用帶BPI的外置閃存作為配置接口。一旦初始高優(yōu)先級比特流配置完該處理器子系統(tǒng)，在BRAM外運行的軟件將初始化TFT控制器，并將數(shù)據(jù)寫入DDR內(nèi)存中的幀緩沖器。這樣就能確保啟動時屏幕迅速顯示在TFT上面。之后，從BPI閃存中讀出第二個比特流，并配置低優(yōu)先級分區(qū)，這樣處理器子系統(tǒng)可以運行其他應(yīng)用程序，如Web服務(wù)器。

　　為方便擴(kuò)展和清晰隔離兩個分區(qū)，我們使用了AXI至AXI橋接器。這也在最大程度上減少了穿過兩個設(shè)計分區(qū)邊界的網(wǎng)絡(luò)。低優(yōu)先級分區(qū)與高優(yōu)先級分區(qū)共享系統(tǒng)時鐘。

　　表1表示FPGA資源利用情況，表2表示傳統(tǒng)啟動方法、僅有高優(yōu)先級分區(qū)壓縮比特流的啟動方法[6]和Fast Startup配置方法的配置時間。每種方法都使用BPIx16配置接口，而采用的配置速率(這個選項決定了目標(biāo)配置時鐘頻率)為2 MHz和10 MHz。我們使用一臺示波器測量了該數(shù)據(jù)，捕獲了FPGA的“init”和“done”信號。 表2中“壓縮的”一欄表示僅有高優(yōu)先級分區(qū)的壓縮比特流。含有兩個分區(qū)的完整FPGA設(shè)計的壓縮比特流將達(dá)到3.1 Mbyte。

　　表2 – 測得的配置時間(Virtex-6視頻設(shè)計)

　　SPARTAN-6汽車ECU設(shè)計

　　為了驗證針對Spartan-6的Fast Startup方法，我們選擇了汽車領(lǐng)域的ECU應(yīng)用情形。每當(dāng)您在汽車電子控制單元中看到一個FPGA器件時，它一般都僅由ECU的主應(yīng)用處理單元使用(見圖5)。我們的目標(biāo)是實現(xiàn)一種將系統(tǒng)處理器放入FPGA中的設(shè)計。這樣我們就能避免對外置處理器的需要，從而降低整個系統(tǒng)的成本、復(fù)雜性、空間和功耗。

　　圖5 – 現(xiàn)代汽車ECU中的FPGA應(yīng)用，F(xiàn)PGA中集成了處理器(虛線)