術語“重構”是指FPGA已經(jīng)配置后的重新編程。FPGA的重構有兩種類型：完全的和部分的。完全重構將整個FPGA重新編程，而部分重構只取代設計的一部分，設計的剩下部分仍正常工作。部分重構不被視為完全重構的特殊情況，因為兩者基本相同。對FPGA執(zhí)行部分重構通過使用與完全重構（JTAG、ICAP、或SelectMAP接口）相同的方法來進行，比特流的結構對于完全和部分重構來說都是相同的。

FPGA重構具有以下幾個優(yōu)點。它允許多個設計共享同一個FPGA結構，這反過來又降低了FPGA的面積、成本和系統(tǒng)復雜性。完全和部分重構為許多FPGA的創(chuàng)新應用程序提供了可能，負責，高昂的成本將影響應用程序實現(xiàn)。利用FPGA重構優(yōu)勢的一些應用如DSP、音頻或視頻處理器等，他們根據(jù)用戶輸入，由包括集成深度包檢測的通信控制器修改處理算法，以改變基于協(xié)議的數(shù)據(jù)包處理器。

很多工業(yè)和學術性的FPGA重構方面的研究不斷產生有價值的應用、研究論文和學位論文。

雖然部分重構技術不是一項新功能，也不是主流的研究方向，但是設計和實現(xiàn)流程、工具支持甚至名詞術語都在不斷發(fā)展，用戶界面越來越友好。最終目標是向FPGA開發(fā)者提供簡單和透明的設計流程，無需詳細了解配置邏輯和比特流結構。

部分重構是一項復雜過程，在設計實現(xiàn)。工具流程和重構本身的過程中充斥著多重挑戰(zhàn)。面臨的一個挑戰(zhàn)是在FPGA配置的變化過程中，完成平滑切換而無須中斷剩余設計功能或損害其完整性。而在完全重構過程中，F(xiàn)PGA架構和IO不能保持在復位。另一項挑戰(zhàn)是在改變過程中，防止設計的未改動部分進入無效狀態(tài)。設計者必須正確界定和約束未改動和改動部分之間的接口，這樣，F(xiàn)PGA物理實現(xiàn)工具才能進行配置并使用完全相同的布線資源。

有三個部分重構流程可用于XIlinx FPGA；基于差異的（difference based）、基于分層的（partition based）及使用動態(tài)重構端口。

基于差異的部分重構

其于差異的部分重構2最活合用于將小型設計轉化為LUT方程、IO特征和BRAM中的內容。以下是一個簡單的、 基于差異的部分重構代碼和流程舉例，它可以運行在Xilinx的ML605 Virtex-6 開發(fā)板上。

上面例子中基于差異的部分重構流程包括以下步驟：

（1 ）編譯top模塊。結果是比特流文件top_orig. bit。

（2）編譯top_pr模塊。結果是布局布線后文件top_pr. ned。

（3）使用top._orig.bit比特流和top_pr.ned，生成包含兩個設計之間LED LUT方程差異的比特流。

基于分層的部分重構

與基于差異的重構不同，基于分層的部分重構流程支持重構大型部件FPGA設計。PlanAhead工具只支持Xilinx Virtex-6系列（不支持Spartan-6 FPGA）， 它提供了用于配置、實現(xiàn)和使用分層管理部分重構項目的集成環(huán)境。設計和實現(xiàn)流程的簡要概述如下所示：。

1.FPGA開發(fā)者指定待配置的部分設計。

2.在FPGA芯片上包含所需邏輯、嵌人式存儲器、IO和其他資源的區(qū)域。

3.開發(fā)者定義覆蓋該區(qū)域的所有可能設計變量。

4.PlanAhead工具管理所有諸如編譯設計的細節(jié)，包括管理多個網(wǎng)表、靜態(tài)的和可重構的設計部分，執(zhí)行DRC，并產生合適的比特流。

Xilinx應用提示XAPP8833）提供了使用部分重構的示例，以允許嵌人式PCI Express接口模塊的快速配置。

動態(tài)重構端口

改變Xilinx GTX收發(fā)器、混合模式時鐘管理器（MMCM）和SystemMonior原語設置的另一種方法，是使用動態(tài)重構端口（DRP）。DRP提供了一個簡單的用戶邏輯接口，不需要更多地了解配置寄存器和比特流結構。例如，DRP允許輸出時鐘頻率、相位和MMCM4的占空比動態(tài)變化。

原文標題：FPGA知識匯集-FPGA的重構

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