術(shù)語“重構(gòu)”是指FPGA已經(jīng)配置后的重新編程。FPGA的重構(gòu)有兩種類型：完全的和部分的。完全重構(gòu)將整個(gè)FPGA重新編程，而部分重構(gòu)只取代設(shè)計(jì)的一部分，設(shè)計(jì)的剩下部分仍正常工作。部分重構(gòu)不被視為完全重構(gòu)的特殊情況，因?yàn)閮烧呋鞠嗤?duì)FPGA執(zhí)行部分重構(gòu)通過使用與完全重構(gòu)（JTAG、ICAP、或SelectMAP接口）相同的方法來進(jìn)行，比特流的結(jié)構(gòu)對(duì)于完全和部分重構(gòu)來說都是相同的。

FPGA重構(gòu)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它允許多個(gè)設(shè)計(jì)共享同一個(gè)FPGA結(jié)構(gòu)，這反過來又降低了FPGA的面積、成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。完全和部分重構(gòu)為許多FPGA的創(chuàng)新應(yīng)用程序提供了可能，負(fù)責(zé)，高昂的成本將影響應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。利用FPGA重構(gòu)優(yōu)勢(shì)的一些應(yīng)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(cè)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(xué)術(shù)性的FPGA重構(gòu)方面的研究不斷產(chǎn)生有價(jià)值的應(yīng)用、研究論文和學(xué)位論文。

雖然部分重構(gòu)技術(shù)不是一項(xiàng)新功能，也不是主流的研究方向，但是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)流程、工具支持甚至名詞術(shù)語都在不斷發(fā)展，用戶界面越來越友好。最終目標(biāo)是向FPGA開發(fā)者提供簡(jiǎn)單和透明的設(shè)計(jì)流程，無需詳細(xì)了解配置邏輯和比特流結(jié)構(gòu)。

部分重構(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜過程，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。工具流程和重構(gòu)本身的過程中充斥著多重挑戰(zhàn)。面臨的一個(gè)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(shè)計(jì)功能或損害其完整性。而在完全重構(gòu)過程中，F(xiàn)PGA架構(gòu)和IO不能保持在復(fù)位。另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是在改變過程中，防止設(shè)計(jì)的未改動(dòng)部分進(jìn)入無效狀態(tài)。設(shè)計(jì)者必須正確界定和約束未改動(dòng)和改動(dòng)部分之間的接口，這樣，F(xiàn)PGA物理實(shí)現(xiàn)工具才能進(jìn)行配置并使用完全相同的布線資源。

有三個(gè)部分重構(gòu)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(dòng)態(tài)重構(gòu)端口。

基于差異的部分重構(gòu)

其于差異的部分重構(gòu)2最活合用于將小型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)UT方程、IO特征和BRAM中的內(nèi)容。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的、 基于差異的部分重構(gòu)代碼和流程舉例，它可以運(yùn)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(gòu)流程包括以下步驟：

（1 ）編譯top模塊。結(jié)果是比特流文件top_orig. bit。

（2）編譯top_pr模塊。結(jié)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(gè)設(shè)計(jì)之間LED LUT方程差異的比特流。

基于分層的部分重構(gòu)

與基于差異的重構(gòu)不同，基于分層的部分重構(gòu)流程支持重構(gòu)大型部件FPGA設(shè)計(jì)。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(shí)現(xiàn)和使用分層管理部分重構(gòu)項(xiàng)目的集成環(huán)境。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)流程的簡(jiǎn)要概述如下所示：。

1.FPGA開發(fā)者指定待配置的部分設(shè)計(jì)。

2.在FPGA芯片上包含所需邏輯、嵌人式存儲(chǔ)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(shè)計(jì)變量。

4.PlanAhead工具管理所有諸如編譯設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，包括管理多個(gè)網(wǎng)表、靜態(tài)的和可重構(gòu)的設(shè)計(jì)部分，執(zhí)行DRC，并產(chǎn)生合適的比特流。

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

動(dòng)態(tài)重構(gòu)端口

改變Xilinx GTX收發(fā)器、混合模式時(shí)鐘管理器（MMCM）和SystemMonior原語設(shè)置的另一種方法，是使用動(dòng)態(tài)重構(gòu)端口（DRP）。DRP提供了一個(gè)簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)。例如，DRP允許輸出時(shí)鐘頻率、相位和MMCM4的占空比動(dòng)態(tài)變化。

原文標(biāo)題：FPGA知識(shí)匯集-FPGA的重構(gòu)

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