超額利用硬件資源

　　設計的系統要實(shí)現更多功能，要更小型化，要有更高的能效，要能通過(guò)動(dòng)態(tài)重配置實(shí)現可用資源的超額利用，這樣的壓力挑戰已變得非常嚴峻。不妨設想一臺自動(dòng)售貨機，其主要功能是接受付費并出售物品，偶爾還要同主機CPU通信。利用動(dòng)態(tài)重配置，配置用作交易定時(shí)器/計數器的同一組數字資源還可配置為UART模塊和PWM，生成波特率，同主機通信。

　　對于任何在不同時(shí)間執行不同任務(wù)的應用，幾乎都能實(shí)現動(dòng)態(tài)重配置。由于對講機只單向傳輸數據，因此動(dòng)態(tài)重配置可以支持設備的小型化設計。手持售票機可以采用這種方法，可以讓熱敏打印機邏輯單元發(fā)揮電池充電電路的作用。同樣，LED燈在有電時(shí)給電池充電，無(wú)電源供電時(shí)就可利用這些資源來(lái)控制白光LED。實(shí)際上，電池充電可與其他系統功能時(shí)分復用。這樣，相對于每種功能采用不同的邏輯而言，系統就能減小封裝尺寸。

　　動(dòng)態(tài)重配置

　　動(dòng)態(tài)重配置是FPGA等數字架構一種眾所周知的功能，通過(guò)向非易失性存儲器存儲新配置并讀取寫(xiě)入適當配置寄存器的數據即可實(shí)現動(dòng)態(tài)重配置。在器件編程時(shí)，各種不同配置都存儲在非易失性存儲器/閃存中。

　　請注意，可編程性不再僅限于數字領(lǐng)域。目前模擬資源也可動(dòng)態(tài)重配置，且不僅僅是修改特定外設的規范。通過(guò)動(dòng)態(tài)重配置，同一種模擬資源可根據應用要求在運行時(shí)用作模數轉換器(ADC)、放大器或電容式觸摸傳感器。

　　要了解如何動(dòng)態(tài)重配置模擬資源，不妨設想一個(gè)連續時(shí)間可編程模擬模塊(見(jiàn)圖1)?！　?/p>

 

　　乍一看，這個(gè)電路圖好像很復雜，事實(shí)上這只是一個(gè)相對簡(jiǎn)單的電路，能在任何給定輸入/輸出端連接不同信號，以實(shí)現不同的電路。舉例來(lái)說(shuō)，同樣的這一個(gè)模塊可通過(guò)連接配置為反相或非反相放大器。在電阻矩陣中選擇適當的電阻值，就能實(shí)現所需增益/磁滯的磁滯比較器。所需參考值可用參考多路復用器選擇。模塊的輸出也可路由到其他模塊或輸出引腳。

　　所有這些連接和電阻值都用配置寄存器配置，可在運行時(shí)寫(xiě)入。這樣，該模塊能作為衰減器、緩沖器、反相或非反相放大器，甚至能與其他模塊結合用作儀表放大器。系統設計人員能利用固件向配置寄存器寫(xiě)入新值來(lái)改變模塊的功能。

　　圖2顯示了另一種被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電容模塊的可編程模擬模塊?！　?/p>