0　引言

    在工控領(lǐng)域，PLC系統(tǒng)配套的遠(yuǎn)程在線調(diào)試技術(shù)已經(jīng)非常成熟^[1]，而以FPGA為核心的系統(tǒng)，市面上還未出現(xiàn)成熟的可遠(yuǎn)程在線調(diào)試的產(chǎn)品。當(dāng)FPGA系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，依然需要工程師到現(xiàn)場分析與調(diào)試。而FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)和調(diào)試的一種可行方法。

    FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)指FPGA內(nèi)時(shí)序邏輯的發(fā)生不是通過調(diào)用芯片內(nèi)不同區(qū)域和不同邏輯的資源組合實(shí)現(xiàn)的，而是通過對(duì)FPGA全局或局部邏輯進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)的^[2]，其主要分為全局動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)和部分動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)。

    FPGA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，有如下方法可實(shí)現(xiàn)：

    (1)采用外圍芯片，如ARM或CPU，通過JTAG或者selectMAP接口對(duì)FPGA進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu)^[3]。該方法較靈活，但是系統(tǒng)中存在使用一個(gè)主控芯片，對(duì)成本、尺寸和功耗均有影響。

    (2)采用FPGA內(nèi)置的MicroBlaze或者ZYNQ系列的ARM對(duì)FPGA進(jìn)行全局動(dòng)態(tài)重構(gòu)^[4]。該方法較靈活，成本較低，但是該方法為全局重構(gòu)方式^[5]，對(duì)Flash大小有限制，同時(shí)全局重構(gòu)方式是采用存儲(chǔ)于Flash update空間中的bin文件來完成FPGA更新功能，該bin文件所對(duì)應(yīng)的待更新FPGA程序?yàn)檎桨娉绦颍贿m合遠(yuǎn)程調(diào)試時(shí)而使用的中間版調(diào)試程序。

    (3)在特殊領(lǐng)域中，采用部分局部可重構(gòu)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)SRAM區(qū)域動(dòng)態(tài)重構(gòu)^[6]，以避免特殊環(huán)境中FPGA可能發(fā)生的單粒子翻轉(zhuǎn)而影響到FPGA核心功能，但是其應(yīng)用領(lǐng)域較狹窄，不適合本研究所處的工控領(lǐng)域^[7]。

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作者信息：

官劍1，錢雪磊2，韓留軍1，薛培1，邵春偉1

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