基于Kintex7和SPI Flash实现FPGA的多重配置(2)
4.2 关于多重配置总结 43
致 谢 44
参考文献 45
1. 绪论
1.1 课题的目的和意义
现代硬件程序设计规模越来越大，功能越来越复杂，当多个应用程序同时在一个硬件平台上实现时，各个程序的资源使用和数据通路可能会冲突，这增加了控制电路设计的复杂程度，给开发人员增加了工作量和开发难度。通过多重配置，可以将多个应用程序根据需要分时加载到FPGA中，不仅精简了电路设计，而且使系统更加灵活。FPGA多重配置的特点可以让特定条件下的用户选择片上资源不多的FPGA去实现需要很多资源FPGA才能实现的功能，这大大降低了开发费用，同时提高了FPGA的利用率[2]。
Xilinx公司Kintex7系列的FPGA具有多重配置的特性[3]，本课题就是基于Kintex7和SPI Flash实现FPGA的多重配置，允许用户一次将多个配置文件下载到Flash中，根据不同时刻的要求，在不掉电重启的情况下，从中选择一个任意一个来重新配置FPGA，实现不同的功能，提高FPGA芯片的利用率，增加系统的安全，降低系统成本。
1.2 国内外研究现状与水平
1.3 发展趋势
2. Kintex7及ISE软件简介
2.1 Kintex7系列简介
2011年，可编程逻辑器件厂商赛灵思（Xilinx）发布全球第一批Kintex-7 325T现场可编程门阵列（FPGA），标志着其7系列FPGA正式推出,成为业界推出最快的28nm新一代可编程逻辑器件产品。Kintex-7 FPGA将以最低的功耗提供最优的性价比，以满足主要应用需求。与此同时，Kintex-7 FPGA系列产品利用28nm 7系列所共享的统一架构，还可以支持客户也能马上着手那些最终将迁移至Artix-7和Virtex-7 FPGA的设计。
Kintex-7 FPGA 是一款新型的 FPGA，展现高端性能，成本降低过半。Kintex-7 系列是在通用 28nm 架构基础上构建的三大产品系列之一，其设计实现了最低的功耗，与前几代 FPGA 相比，其功耗降低了一半多，而其性价比却提高了 2 倍。 Kintex-7 系列可提供高密度逻辑、高性能收发器、存储器、DSP 以及 灵活混合信号，通过这些功能可以提高系统级性能，并可以更紧密地进行集成。 这些优异的性能有助于连续创新，同时能够以批量零售价格实现设计差异化。EasyPath -7 器件实现免转换路径，成本更低。
Xilinx 通过基础目标设计平台和特定领域专用目标设计平台使开发人员能够充分利用统一 7 系列 FPGAs 的功耗、性能及生产力优势。Xilinx 目标设计平台为设计人员提供了一套完整解决方案，其中包括芯片、软件、 IP 和参考设计。Kintex-7 FPGA KC705 评估套件是一款灵活的设计平台，充分展示了 Xilinx 的灵活混合信号技术，可满足系统设计的性能、串行连接功能和高级存储器接口需求。Kintex-7 FPGA DSP 套件将 KC705 基础平台和集成式高速模拟模块完美组合在一起，可加速高级 DSP 设计进程。Kintex-7 FPGA 嵌入式套件 是一款即用型平台，针对带有高性能存储器和以太网接口、基于 FPGA 的软核处理器系统[8]。
所有 7 系列 FPGA 共享扩展优化式架构，采用高性能、低功耗 (HPL) 28 nm 工艺制造而成。 该创新使设计能够在Artix?-7、Kintex-7与 Virtex?-7 FPGA 系列之间移植。系统制造商能够对成功设计方案轻松进行扩展，以满足要求更低成本、更低功耗或更高性能和容量的相邻市场的需求。作为支持即插即用型 FPGA 设计的互联策略的一部分，AMBA 4、AXI4 规范的实施进一步提高了 IP 重用效率、移植性和可预测性。Kintex-7 FPGA 功能与容量见表1。
表1 Kintex-7 FPGA 功能与容量简介