FPGAW FPGA在互联网上的配置【外文翻译】.doc

1、毕业设计（论文）外文翻译原文题目FPGAWFPGACONFIGURATIONOVERTHEINTERNET译文题目FPGAWFPGA在互联网上的配置摘要本文介绍了FPGAW项目，硬件/软件产品，允许XILINXXC3000和XC4000的家庭版本的FPGA器件在互联网的动态重新配置。FPGAW包括硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括一个特别委员会，其允许FPGA器件的两个以上的个人电脑主机的ISA总线包含动态配置。而软件部分通过互联网（使用TCP/IP协议）来触发FPGA设备的配置。FPGAW在LINUX和WINDOWSNT作业系统下都有效。关键词FPGA器件，TCP/IP协议，XILINXX

2、C4000的家庭版，客户服务器应用程序，动态配置。1介绍互联网革命是在过去十年最重大的事件，它改变了世界各地科学界的生活。这里也有一个在硬件设计过程必须处理的由新的远程配置的可能性所引起的复杂的问题。如果现在大部分的硬件设计目标是计算机外围设备，那么在未来的硬件设计过程将致力于控制最重要的计算机周边互联网。该FPGAW旨在解决在地方使用的硬件设备难以进入（卫星，气象网站等）的问题，其中有可能包括一个调制解调器通过广播或类似的设备系统连接到互联网提出的问题。另一个潜在的应用是FPGAW升级，如调制解调器和蜂窝电话等产品。一个新版本的固件可以方便的下载，无需更换任何产品的组成部分。互联网可重构的硬

3、件系统的应用领域是可观的，由于其便携性和内在的速度获得特定于硬件系统（相对于软件）。这是一种方式其重要性，是因为我们看的到它，它是在世界背景下不断增长并且改善了起飞的任务计算机和分发到负载（如FPGA）的可重构计算系统设备的性能，这将使得执行计算速度更快，同步与主机。这样，在未来我们会看到，硬件的发展分布式将作为科学界非常重要的研究方向。2执行情况FPGAW是通过互联网配置为LINUX和WINDOWSNT客户端服务器应用程序下载到FPGA的芯片。它由两个主要部分组成硬件和软件。21FPGA板硬件部分的FPGAW是一个特殊的板，是对XILINXFPGA的演示板的延伸。这个板是基于BUSCONFP

4、DF文件，可以从XILINX网站（WWWXILINXCOM）发现给予说明。相对于13514秒通常需要使用带有XCHECKER下载电缆XILINX的硬件调试程序，这个局的实施使我们获得约5毫秒配置时间。该FPGAW板必须插在PC机的ISA插槽。XILINXXC3000或XC4000的FPGA器件必须设置为从串行模式。当下载配置时，该芯片有3个输入投入使用，它们是PROGRAM,DIN,CCLK。PROGRAM是用来复位FPGA芯片，DIN是串行数据输入和CCLK是配置时钟，由PC总线产生。图1说明了投入的ISA插槽的数据引脚连接。图1FPGA针脚连接到ISA插槽DIN引脚连接到D0的路线，程序引

5、脚连接到到D7的巴士线。该FPGA演示板可以自己分配硬件端口，通过一个程序（如FPGAW软件）在端口范围都可以与它通信。通常，这是在范围0X3000X307。该FPGA演示板包含两个FPGA芯片。其中XC3020芯片可以配置使用端口0X300，而XC4005芯片可以配置使用端口0X301。图2显示了配置过程。图2配置过程中的波形22FPGAW软件该FPGAW软件包含两个程序，分别为调用客户端和服务器，程序是在客户机和服务器计算机上执行的。程序来源可以使用GCC编译器被编译在LINUX和WINDOWSNT操作系统下。客户端的图形版本书用FLTK来写，这是一个多平台的GUI库。我们写字节到端口0X

6、300，来与3020FPGA晶片的沟通。该字节对应于ISA插槽的D7D0的线。要启动配置时，首先是初始化FPGA芯片。这是通过设置程序引脚为低，然后再返回到高电平。在此之后，芯片需要一些时间来重新调整。我们的程序延迟是通过阅读9000次的端口0X300（因为I/O操作有一个固定频率）来实现的。现在，我们可以将数据发送到芯片中。我们用串行方式发送位数据位。数据是0位字节的，我们用写端口。正如我们前面提到的，该方案引脚必须保持高电平，否则芯片将复位。在发送完所有数据之后，芯片需要再次延迟，而且比它已准备就绪的更延迟。FPGA器件的配置文件（BIT）是XILINX基金会所产生的系列软件。我们的程序支

7、持RAWBITS，BIT和二进制文件。该RAWBITS文件是文本文件。他们开始就有包含一些具体的信息的头，如文件，创建日期名称等。标题通常是几行代码。在这之后，配置位跟进。每个位都已人类可读的方式存储在一个字符内。二进制文件只包含配置数据。该位文件和二进制文件类似，唯一不同的是，他们有一个头了。所有的标题将由我们的程序自动精简。文件扩展名后程序检测文件格式。如果扩展名是RBTORASC的文件是RAWBITS格式。如果扩展名是BIT，文件将被解释为一个位文件，否则文件作为二进制文件解释。3客户服务器之间的通讯正如我们已经提到的，该程序是一个客户服务器应用程序，这意味着它由两个可执行文件组成。客户

8、端程序有两个版本。服务器程序必须在计算机上运行，且它的FPGAW板插入到一个ISA插槽中。服务器创建一个套插口，通过它接受客户端的连接。该插口处理为文本文件的。同时在服务器和客户端可以写入和读取它。该服务器包含用于下载配置的代码。客户端程序必须运行在配置文件存储站。客户需要两个参数包含配置文件的名称和要下载的服务器（更多关于此程序的参数的信息是在第四节的）的IP地址。客户端创建一个套插口，并尝试通过它的套插口连接到服务器的。如果成功，客户端发送一个头，其中包含了配置文件的名称和到服务器的命令。在发送头后，它发送配置数据。因为套插口处理为文本文件和配置数据在内存中的二进制格式（独立于文件格式）存

9、储，所以客户必须将文本数据进行二进制数据编码（如MIME）。这很简单客户端读取三个字节，这是3824位。它分四个部分（2446位），所以现在他有四个6位值。对于每一个值，范围为063个程序分配一个字符（AZ，AZ，09，），并发出这个字。在另一边，服务器收到编码数据时，它读取四个大字，找到了6位值并创建三个字节，这是存储在内存中，直到所有数据被读取。在读取数据后，服务器将它们写入硬件端口（如第2节），或者保存在一个文件中，这取决于客户端发送的命令。写入数据后，服务器向客户端发送响应。4程序参数（选项）该方案的选项中给出的格式如下键值。表1FPGAW软件参数选项说明主机串该服务器（仅客户端）的主

10、机名知识产权INPR服务器的（仅客户端）的IP地址端口NR该IP的端口号，通过它客户端和服务器进行通信PASSWD文件字符串指定的密码串行文件不是书面形式向硬件端口，而是服务器将配置数据保存在指定的文件（服务器）正确安装JAVA星期日指定硬件端口（默认端口0X300）（服务器）WAITPORT星期日指定应该使用哪个端口的延迟程序（服务器）文件发送文件这个选项是为客户强制性的。它指定配置文件（仅客户端）文件类型NR强制类型的扩展名，如果不匹配的文件类型（0二进制1位；2RAWBIT）文件模式NR如果这个选项是给定一个非零值，所保存的文件将是一个ASCII文件而不是二进制文件WHAT2DO字符串指

11、定服务器所应采取的处理数据默认是编写到FPGA芯片，但如果我们指定SOCK2FILE,它会将数据保存在磁盘上BITHEADLENNR在该文件头位的长度一个密码可以给服务器，然后它允许连接谁知道正确的密码的客户。如果服务器是执行PASSWD选项，它会保存密码。因此，下一次，即使用户没有指定一个密码，服务器将从客户那边请求密码。要禁用密码，用户只需从服务器中删除PASSWD文件。因为密码是加密的，所以如果有人是想“嗅探”网络，他将找不到密码（除非他知道加密算法）。在服务器上存储的密码是加密过了，服务器会比较加密的密码（这意味着即使有人有读权限的服务器，他也将找不到密码）。5技术成果在下面的例子中，

12、我们认为我们已经连接到互联网两台机器上。第一台机器（FIRSTUTCLUJRO）是服务器，与FPGAW板插入到ISA插槽。第二台机器（SECONDUTCLUJRO）是客户端。假设配置文件的名称是3020RBT。首先启动服务器（请注意，表示提示）FPGAWS然后向客户发送文件FPGAWCSEND3020RBT但是现在假设我们有一个小问题第二台机器在某些地点用户是不具有访问任何IP端口（只有20，21和80）的。假设在第一台机器的端口80是免费的（即没有安装WEB服务器）。现在我们可以开始用下面的服务器选项FPGAWSPORT80然后客户端FPGAWCPORT80SEND3020RBT如果我们只想

13、在服务器上保存配置文件，我们只需添加WHAT2DO选项到客户端的参数FPGAWCPORT80SEND3020RBTWAHT2DOSOCK2FILE我们还写了FPGA芯片的驱动程序。它可用于启动服务器如下FPGAWSSERIAL/DEV/FPGAINTFILEMODE16FPGAWCW这是一个更加用户友好的客户端程序的版本。程序启动后，出现一个小窗口（图4）。图4FPGAWCW软件该按钮和窗口的意义如下1务器的主机名。2务器的IP地址。主机名必须为空使用的IP地址。3IP端口号，如果是从默认值不同。4加载配置文件。5设置密码。6发送的配置数据。7窗口从服务器上的邮件。8退出程序。该FPGAWCW

14、使用很简单写的服务器的主机地址；点击载入，选择配置文件；点击发送。7结论在本文中，我们提出了FPGAW硬件/软件平台，允许在互联网上的XILINXFPGA器件的动态配置。该FPGAW板，是对XILINXFPGA的演示板的延伸，实现允许配置的速度显着增加。该FPGAW软件完成了两个版本命令行版本和图形用户界面（GUI）版本，且它在LINUX和WINDOWS操作系统上运行。它是由两个方案客户端和服务器，从而以客户端服务器应用程序运行。该应用程序，可以安全使用加密算法和密码，既为客户端服务器通信，又可用于在服务器计算机上密码的本地存储。FPGAW在克卢日纳波卡局域网的技术大学试验很成功，而且获得很好的效果鼓励我们继续开发这个应用程序。该应用程序的功能将扩展到多种类型FPGA器件，在互联网上，它会涉及几个较大的应用程序使用动态重新配置的硬件。8参考文献1XILINX公司的可编程门阵列数据手册，圣何塞，2001年2XILINX公司BUSCONFPDF。应用笔记，WWWXILINXCOM3XILINX公司硬件和外设用户指南，圣何塞，1995年4詹金斯，学者用FPGA和CPLD设计。PRENTICEHALL出版社，1993