基于Java的FPGA可編程嵌入式系統(tǒng)

　　Java應(yīng)用程序通過(guò)類HWInterface提供的方法訪問(wèn)本地庫(kù)。上面的代碼中給出了setParam的具體實(shí)現(xiàn)。其中，CID是包括硬件方法映射到的緩存地址的一個(gè)對(duì)象，對(duì)應(yīng)于每個(gè)硬件方法的CID都是唯一的，因此，該地址和緩存區(qū)大小都是事先已經(jīng)確定了的。但是，由于系統(tǒng)中只有一個(gè)配置控制器，我們無(wú)法同時(shí)就兩個(gè)或多個(gè)硬件方法向FPGA進(jìn)行編程，也可以說(shuō)同一時(shí)刻只能有一個(gè)硬件方法在使用配置控制器。為此，引入了一個(gè)靜態(tài)變量ConfigStatus來(lái)反映配置控制器的當(dāng)前狀態(tài)。所以，訪問(wèn)配置控制器的函數(shù)configHW()是靜態(tài)的同步的。

　　使用上面給出的接口，則下面這段代碼

　　methodA()

　　{

　　…;

　　int a = objA.m1(2); //SW method

　　int b = objB.m2(3); //HW method

　　int c = a + b;

　　…;

　　}

　　就應(yīng)該寫成下面的形式：

　　methodA()

　　{

　　…;

　　1 HWInterface.configHW(cid2); // cid2 is the ID of HW method m2

　　2 Object P = new Integer(3);

　　3 HWInterface.SetParam(cid2,P);

　　4 HWInterface.startHW(cid2);

　　5 int a = objA.m1(2);

　　6 Object R = new Integer();

　　7 While(HWInterface.getResult(cid2, R) == 0)

　　; //wait until HW method finished

　　8 HWInterface.getResult(cid2, R);

　　9 int b = ((Integer)R.getValue());

　　10 int c = a + b;

　　…;

　　}

　　在上例中，為了執(zhí)行FPGA中的函數(shù)objB.m2()，首先對(duì)FPGA進(jìn)行編程(Line1)。然后，將參數(shù)拷貝到硬件方法的輸　入緩存中(Line3)，并對(duì)硬件方法進(jìn)行初始化(Line4)。最后，采用了一個(gè)循環(huán)函數(shù)持續(xù)檢查硬件方法緩存的狀態(tài)(Line7,8)，直至計(jì)算完成，然后拷貝得到結(jié)果(Line9)。

　　3. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　使用ARM710T處理器和Virtex的FPGA，根據(jù)上文給出的設(shè)計(jì)方案，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，兩個(gè)調(diào)試接口，一個(gè)PCI主機(jī)接口和一個(gè)串行口。并移植了一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)和一個(gè)小巧的Java實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境。如圖4：

　　4. 總結(jié)

　　本文用一種全新的思路，對(duì)傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了一種能夠支持多種應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)。利用FPGA的可編程性和Java平臺(tái)良好的移植性能，該平臺(tái)完全能夠滿足我們的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，也有不足之處，比如對(duì)配置控制器的狀態(tài)的獲取，可以考慮使用中斷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是采用本文中的循環(huán)查詢機(jī)制。這將在以后的工作中加以改進(jìn)。