超額利用硬件資源

　　設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)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(xiàn)可用資源的超額利用，這樣的壓力挑戰(zhàn)已變得非常嚴(yán)峻。不妨設(shè)想一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，其主要功能是接受付費(fèi)并出售物品，偶爾還要同主機(jī)CPU通信。利用動(dòng)態(tài)重配置，配置用作交易定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的同一組數(shù)字資源還可配置為UART模塊和PWM，生成波特率，同主機(jī)通信。

　　對(duì)于任何在不同時(shí)間執(zhí)行不同任務(wù)的應(yīng)用，幾乎都能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重配置。由于對(duì)講機(jī)只單向傳輸數(shù)據(jù)，因此動(dòng)態(tài)重配置可以支持設(shè)備的小型化設(shè)計(jì)。手持售票機(jī)可以采用這種方法，可以讓熱敏打印機(jī)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(tǒng)功能時(shí)分復(fù)用。這樣，相對(duì)于每種功能采用不同的邏輯而言，系統(tǒng)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(shù)字架構(gòu)一種眾所周知的功能，通過(guò)向非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)新配置并讀取寫入適當(dāng)配置寄存器的數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重配置。在器件編程時(shí)，各種不同配置都存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器/閃存中。

　　請(qǐng)注意，可編程性不再僅限于數(shù)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(shè)的規(guī)范。通過(guò)動(dòng)態(tài)重配置，同一種模擬資源可根據(jù)應(yīng)用要求在運(yùn)行時(shí)用作模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)想一個(gè)連續(xù)時(shí)間可編程模擬模塊(見圖1)。　　

 

　　乍一看，這個(gè)電路圖好像很復(fù)雜，事實(shí)上這只是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的電路，能在任何給定輸入/輸出端連接不同信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)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(dāng)?shù)碾娮柚?，就能?shí)現(xiàn)所需增益/磁滯的磁滯比較器。所需參考值可用參考多路復(fù)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(yùn)行時(shí)寫入。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(jié)合用作儀表放大器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能利用固件向配置寄存器寫入新值來(lái)改變模塊的功能。

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