FPGA远程动态重构技术：结合GSM与PowerPC405的研究

该文研究了FPGA的远程动态重构技术，通过结合FPGA的动态重构功能和GSM通信技术，实现了配置数据的无线传输。系统由PowerPC405微处理器控制，单片机89C54用于数据存储管理，使用CF卡存储配置数据。FPGA通过内部配置存取端口读取这些数据，实现功能的动态更新。文中还介绍了远程动态重构系统的结构，包括PowerPC处理器、89C54微控制器以及内部的硬件模块，如SystemACE和ICAP。设计流程涉及EDK、ISE和PlanAhead等工具，采用分层化设计方法。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可编程逻辑器件，其特性允许用户根据需求进行逻辑配置，广泛应用于各种领域，如数字信号处理、通信、嵌入式系统等。动态重构技术则是FPGA的一个重要特性，它允许在系统运行时改变FPGA的逻辑配置，无需停止或重启设备，从而提高了系统的灵活性和适应性。 本文提出的远程动态重构方法结合了GSM（Global System for Mobile Communications）通信，使得配置数据可以通过无线方式传输，增加了系统的远程操作能力。GSM技术是移动通信的标准，可以实现数据的可靠传输。单片机89C54负责将接收到的数据存储到CompactFlash (CF)卡中，PowerPC405作为主控单元，通过内部配置存取端口（ICAP）读取CF卡中的数据，对FPGA的可重构区域（PR region）进行配置，以实现不同功能。 SystemACE是Xilinx提供的高级配置解决方案，它支持多种接口，如CF卡、MPU和TestJTAG等，便于在系统编程。在远程重构系统中，SystemACE与89C54控制器共享CF卡接口，通过多路复用器实现分时复用，确保两者在不同阶段能正确访问CF卡。 远程动态重构的本地准备阶段，例如在控制机械手臂的应用中，可以预设多个控制算法（如PID、模糊控制和备用方案），并将其分别转化为独立的bit流模块。这些模块共享同一个可重构区域，根据实际需求动态选择合适的算法配置FPGA，同时保持其他静态逻辑区域的正常运行，从而提升了系统效率和响应速度。 设计流程方面，文章提到了使用Xilinx的嵌入式开发工具EDK进行基于PowerPC405的系统设计，ISE用于综合和实现，PlanAhead则用于设计规划和管理。整个流程采取分层化设计，以简化复杂的FPGA设计任务。 FPGA远程动态重构技术的研究旨在提高系统的灵活性和可适应性，通过无线通信和内部配置机制实现功能的动态更新，这对于实时性和灵活性要求高的应用具有显著优势。这种技术的应用将有助于提升嵌入式系统的设计效率和应用范围。