一种基于FPGA动态部分可重构技术的局部热点缓和系统

摘要

本发明涉及一种基于FPGA动态部分可重构技术的局部热点缓和系统。工程应用中，持续的高温运行可导致FPGA嵌入式系统局部功能区域损坏，导致整个系统瘫痪。本发明通过实时操作系统实时调度温度过高区域运行任务到温度较低的可重构区域，使用环形振荡器实现嵌入式系统中各个模块对自身温度的检测，当发现自身任务模块运行区域温度过高时，通过中断控制模块向操作系统发送温度过高中断，操作系统即调用其上运行的调度策略任务，寻找与温度过高区域大小相匹配的可重构区域，调度温度过高区域的可重构任务到温度较低的可重构区域。本发明缓和了FPGA嵌入式系统中局部温度过高问题，降低FPGA芯片功耗，提高FPGA芯片的硬件生命周期。

主权项

一种基于FPGA动态部分可重构技术的局部热点缓和系统，其特征是：在RSIC嵌入式中央处理器上移植实时操作系统，利用CoreConnect总线技术连接中断控制模块、内部控制接口配置模块、串口UART模块；通过在实时操作系统上运行的调度策略任务控制FPGA嵌入式系统中功能模块的放置和管理，调用温度轮询任务，实现对可重构区域温度的监测；使用动态部分可重构技术使嵌入式系统硬件平台可分为：静态区和四个动态可重构区域；在静态区域中包含中断控制模块，RSIC嵌入式中央处理器，内部控制接口配置模块；动态可重构区域中放置需要被调度的硬件可重构任务；所述的RSIC嵌入式中央处理器是嵌入到FPGA嵌入式系统上的硬核处理器，用于解释嵌入式系统中的指令以及处理数据；通过CoreConnect总线分别连接各个硬件功能模块，硬件功能模块包括串口模块，总线宏模块，内部控制接口配置模块；所述的串口模块用于嵌入式系统与计算机之间的通信；所述的总线宏模块用于连接静态区域与动态可重构区域，实现两者之间的通信；所述的内部控制接口用于读取外部存储器中的可重构比特流文件，并使用可重构比特流文件实现硬件比特流的配置；所述的实时操作系统是移植在RSIC嵌入式中央处理器上的操作系统，并在实时操作系统上运行温度轮询任务和调度策略任务两个软件任务；实时操作系统接收来自中断模块的中断信号，运行调度策略任务；所述的温度轮询任务通过调用实时操作系统底层接口，查询在可重构模块中嵌入的环形振荡器所输出的频率，通过相应公式获得可重构模块的温度，并将每个可重构模块的温度保存在温度表中供调度策略使用；所述的环形振荡器是嵌入在可重构任务模块中的硬件模块，在温度变化的时候其频率会随之变化，通过获得环形振荡器的频率间接得出可重构模块的温度；当温度过高时向中断控制模块发送温度过高警报；所述的调度策略任务查询温度轮询任务所得到的温度表中每个可重构模块的温度，根据用户制定的调度策略，将温度过高的动态可重构任务调度到温度相对较低的可重构区域中；所述的中断控制模块用于接收来自可重构模块的温度过高警报，并向实时操作系统发出中断请求。