包括多个功能块的现场可编程门阵列和用于动力装置的控制装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术提供了现场可编程门阵列，包括：多个功能块(10a‑d、20、30、110a‑h、120a‑d、130a‑d、210a‑e、410a、410b)，功能块中的至少一个包括至少一种功能(12a‑d、412a、412b)，所述功能的至少一个使用参数(514、518)，其中所述功能块适于在计算阶段执行至少一种功能；数据输送器(40、140、240、340、440)，包括多个数据间隙(42)，其中在数据传送阶段，每个功能块(10a‑d、20、30、110a‑h、120a‑d、130a‑d、210a‑e、410a、410b)适于从一个或多个预定义的第一间隙(42)接收输入数据和/或向一个或多个预定义的第二间隙(42)提供输出数据；和配置电路(150、450)，适于为使用参数的至少一种功能配置参数以及定义一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙用于至少一个功能块，其中所述现场可编程门阵列适于循环重复数据传送阶段和计算阶段。

A field programmable gate array with multiple functional blocks and a control device for power devices

\u6839\u636e\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e86\u73b0\u573a\u53ef\u7f16\u7a0b\u95e8\u9635\u5217\uff0c\u5305\u62ec\uff1a\u591a\u4e2a\u529f\u80fd\u5757(10a\u2011d\u300120\u300130\u3001110a\u2011h\u3001120a\u2011d\u3001130a\u2011d\u3001210a\u2011e\u3001410a\u3001410b)\uff0c\u529f\u80fd\u5757\u4e2d\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u5305\u62ec\u81f3\u5c11\u4e00\u79cd\u529f\u80fd(12a\u2011d\u3001412a\u3001412b)\uff0c\u6240\u8ff0\u529f\u80fd\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u4f7f\u7528\u53c2\u6570(514\u3001518)\uff0c\u5176\u4e2d\u6240\u8ff0\u529f\u80fd\u5757\u9002\u4e8e\u5728\u8ba1\u7b97\u9636\u6bb5\u6267\u884c\u81f3\u5c11\u4e00\u79cd\u529f\u80fd\uff1b\u6570\u636e\u8f93\u9001\u5668(40\u3001140\u3001240\u3001340\u3001440)\uff0c\u5305\u62ec\u591a\u4e2a\u6570\u636e\u95f4\u9699(42)\uff0c\u5176\u4e2d\u5728\u6570\u636e\u4f20\u9001\u9636\u6bb5\uff0c\u6bcf\u4e2a\u529f\u80fd\u5757(10a\u2011d\u300120\u300130\u3001110a\u2011h\u3001120a\u2011d\u3001130a\u2011d\u3001210a\u2011e\u3001410a\u3001410b)\u9002\u4e8e\u4ece\u4e00\u4e2a\u6216\u591a\u4e2a\u9884\u5b9a\u4e49\u7684\u7b2c\u4e00\u95f4\u9699(42)\u63a5\u6536\u8f93\u5165\u6570\u636e\u548c/\u6216\u5411\u4e00\u4e2a\u6216\u591a\u4e2a\u9884\u5b9a\u4e49\u7684\u7b2c\u4e8c\u95f4\u9699(42)\u63d0\u4f9b\u8f93\u51fa\u6570\u636e\uff1b\u548c\u914d\u7f6e\u7535\u8def(150\u3001450)\uff0c\u9002\u4e8e\u4e3a\u4f7f\u7528\u53c2\u6570 At least one function configuration parameter and one or more first clearances and / or one or more second clearances are used for at least one functional block, wherein the field programmable gate array is suitable for the cyclic repeat data transmission stage and the computation stage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括多个功能块的现场可编程门阵列和用于动力装置的控制装置本专利技术涉及包括多个功能块的现场可编程门阵列，该功能块中的至少一个包括至少一种功能，该功能中的至少一种使用参数，其中所述功能块适于在计算阶段执行所述至少一种功能。进一步地，本专利技术涉及用于动力装置，尤其是核动力装置的控制装置，其中该控制装置包括所述现场可编程门阵列。WO2008/138420A1公开了用于无线电通信系统的动态重配置的装置。该装置包括可被重编程为从传输模式切换到接收模式或从接收模式切换到传输模式的功能块。在核工业中，目前使用基于CPU的仪表和控制平台，例如基于IEC61131功能块图(FBD)，在信号流取向的人工可读图的帮助下来执行项目特定的工程任务。工具链自动将这些图转换为可以在基于CPU的安全仪表和控制系统上编译和运行的C代码。整个工具链的二进制结果具有高度的可预测性，因此该方法可以用于安全应用。然而，对于现场可编程门阵列(FPGA)，由于FPGA及其工具链的性质，即使设计入门级的小改变也可能导致最终芯片在先前不可预知的、完全不同的时序特性。因此，FPGA很少用于使用基于图的方法的安全仪表和控制行业中。相反，需要电子专家以使用基于硬件描述语言如VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)的众所周知的技术来进行FPGA设计。这导致了固定的设计，该设计只有通过执行非常复杂的项目工程任务才能在不同的情况下重复使用，所述任务不仅涉及来自应用领域的专家，而且涉及来自FPGA设计领域的专家。此外，每种FPGA设计都需要通过采用复杂的开发和验证过程来非常仔细地进行资格认证。通常，FPGA的资格认证需要付出很大努力。本专利技术的目的是提供一种现场可编程门阵列，其使得能够证明以图为中心的特定工程方法，同时仍然提供FPGA技术的益处。鉴于以上，现场可编程门阵列包括：多个功能块，功能块中的至少一个包括至少一种功能，该功能中的至少一种使用参数，其中功能块适于在计算阶段执行至少一种功能；数据输送器，包括多个数据间隙，其中在数据传送阶段，每个功能块适于从一个或多个预定义的第一间隙接收输入数据和/或向一个或多个预定义的第二间隙提供输出数据；以及配置电路，适于为使用参数的至少一种功能配置参数，以及定义一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙，用于至少一个功能块，其中，现场可编程门阵列适于循环重复数据传送阶段和计算阶段。根据进一步的实施方式，本专利技术可以包括以任何技术上可能的组合的以下特征中的一个或多个：-配置电路适于定义多个功能块，尤其是所有功能块的一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙；-至少一个功能块适于从至少两个第一间隙接收输入数据或向至少两个第二间隙提供输出数据，其中第一间隙或第二间隙中的至少两个间隙彼此不相邻；-至少一个功能块适于接收至少两个功能块的输出数据作为输入数据；-第一间隙和/或第二间隙是时隙，和/或在至少两个后续数据传送阶段，例如所有数据传送阶段，功能块适于分别从相同的一个或多个预定义的第一时隙接收输入数据和/或分别向相同的一个或多个预定义的第二时隙提供输出数据；-数据输送器包括多路复用器和/或包括分布式多路复用器结构的中央元件；-数据输送器包括至少一个具有多个输入端口的或门，其中多个功能块的输出端口连接于或门的输入端口；-每个功能块包括用于输入数据的至少一个数据接收盒，尤其作为输入移位寄存器，和/或用于输出数据的至少一个数据发送盒，尤其作为输出移位寄存器；-功能块的至少一种功能适于读取至少一个输入数据，尤其是从数据接收盒读取至少一个输入数据，以在至少一个输入数据上执行任务，以及尤其在数据发送盒中，提供任务的结果作为至少一个输出数据；-至少一种功能是用于二进制逻辑运算的二进制功能、比较功能、表决功能、计算功能和/或二进制存储；-现场可编程门阵列适于同时执行所有功能块的至少一种功能；-至少一个功能块，尤其是多个功能块是输入块，其中每个输入块适于从现场可编程门阵列外部的装置接收数据并提取所述数据，用于执行功能的至少一个功能块，并且其中至少一个功能块，尤其是多个功能块是适于输出块，所述输出块适于转换来自执行功能的至少一个功能块的输出数据，用于现场可编程门阵列外部的装置的功能；和/或配置电路适于从现场可编程门阵列外部的外部存储器检索配置数据。根据另一个方面，一种用于动力装置，尤其是核动力装置的控制装置，其中，所述控制装置包括根据本文公开的实施方式的现场可编程门阵列。与使用单独编程的FPGA相比，使用根据本专利技术的FPGA设计导致显著较低的工程成本。具体而言，可以使用以图表为中心的程序编程的基于FPGA的装置可以用于动力装置，特别是核动力装置中。尤其与典型的FPGA使用情况相比，电路的灵活性降低，但仍然足够大以使FPGA适于动力装置领域的特定项目，特别是核动力装置、仪器仪表和控制系统的特定项目。对于根据本专利技术的现场可编程门阵列，大大减少了资格认证工作，因为可以在为特定项目配置FPGA之前完成资格认证工作。根据本专利技术，FPGA执行多个功能块，所述功能块可以根据项目以可配置的方式相互连接，例如通过时间多路复用电路使用用于每个功能块的输入和输出的固定(可配置)时隙。然而，FPGA的这种适配不需要对基于VHDL的基本电路进行修改。换句话说，FPGA电路可能是合格的，并且可以在每个项目中完成详细的配置。FPGA可能包括不同项目所需的所有逻辑块的超集。根据一种实施方式，小的配置电路或存储器可以按照对各个项目的规定，单独适应每个功能块。进一步的优点、特征、方面和细节由从属权利要求、说明书和附图变得明显。为了能够详细理解本专利技术的上述特征的方式，可以通过参考实施方式来阅读上面简要总结的本专利技术的更具体的描述。附图涉及本专利技术的实施方式并且在以下进行描述：图1图示了根据本专利技术的FPGA的实施方式的流程图；图2显示了根据本专利技术的FPGA的实施方式的系统方框图；图3显示了数据输送器的实施方式的系统方框图；图4显示了数据输送器的进一步的实施方式的系统方框图；图5显示了数据输送器的另一种实施方式的系统方框图；图6详细地显示了使用图5的数据输送器的根据本专利技术的FPGA的实施方式的系统方框图；图7图示了使用图5的数据输送器的根据本专利技术的FPGA的功能块的方框图。可以预期的是，一种实施方式的元件可以有利地用于其他实施方式中而不需要进一步的叙述。图1显示了根据本专利技术的FPGA(现场可编程门阵列)1的实施方式的图解流程图。FPGA1包括多个功能块10a、10b、10c、10d。进一步地，FPGA1包括特定的功能块，称为输入块20和输出块30。每个功能块10a-d、输入块20和输出块30包括待对接收的数据执行的至少一个功能元件或运行器12a、12b、12c、12d、22、32。功能块10a-d可以执行仪表与控制相关的功能，如表决(voting)2oo4数字输入信号、一个或多个数字门(与、或等)、一次或多次浮点单元执行计算如平方根或对数、一个或多个阈值比较器或计算步骤如功能12a-d。提供了功能或运行器12a-d作为FPGA1中的硬编码电路。每种功能12a-d适于计算来自一个或多个输入数据的一个或多个输出数据。功能块10a-d的输出数据被提供给一个或多个数据发送盒14a、14b、14c、14本文档来自技高网...

【技术保护点】
现场可编程门阵列(1、100、200、300、400)，包括：多个功能块(10a‑d、20、30、110a‑h、120a‑d、130a‑d、210a‑e、410a、410b)，所述功能块中的至少一个包括至少一种功能(12a‑d、412a、412b)，所述功能中的至少一种使用参数(514、518)，其中，所述功能块适于在计算阶段执行所述至少一种功能；数据输送器(40、140、240、340、440)，包括多个数据间隙(42)，其中，在数据传送阶段，每个功能块(10a‑d、20、30、110a‑h、120a‑d、130a‑d、210a‑e、410a、410b)适于从一个或多个预定义的第一间隙(42)接收输入数据和/或向一个或多个预定义的第二间隙(42)提供输出数据；和配置电路(150、450)，适于为使用参数的所述至少一种功能配置参数，以及定义一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙，用于至少一个功能块，其中，所述现场可编程门阵列适于循环重复所述数据传送阶段和所述计算阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.16 EP 15305932.41.现场可编程门阵列(1、100、200、300、400)，包括：多个功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)，所述功能块中的至少一个包括至少一种功能(12a-d、412a、412b)，所述功能中的至少一种使用参数(514、518)，其中，所述功能块适于在计算阶段执行所述至少一种功能；数据输送器(40、140、240、340、440)，包括多个数据间隙(42)，其中，在数据传送阶段，每个功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)适于从一个或多个预定义的第一间隙(42)接收输入数据和/或向一个或多个预定义的第二间隙(42)提供输出数据；和配置电路(150、450)，适于为使用参数的所述至少一种功能配置参数，以及定义一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙，用于至少一个功能块，其中，所述现场可编程门阵列适于循环重复所述数据传送阶段和所述计算阶段。2.根据权利要求1所述的现场可编程门阵列，其中，所述配置电路适于定义多个功能块，尤其是所有功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)的一个或多个第一间隙和/或一个或多个第二间隙。3.根据权利要求1或2所述的现场可编程门阵列，其中，至少一个功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)适于从至少两个第一间隙接收输入数据或向至少两个第二间隙(42)提供输出数据，其中，所述第一间隙或所述第二间隙中的至少两个间隙彼此不相邻。4.根据前述权利要求中任一项所述的现场可编程门阵列，其中，至少一个功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)适于接收至少两个功能块的输出数据作为输入数据。5.根据前述权利要求中任一项所述的现场可编程门阵列，其中，所述第一间隙和/或第二间隙(42)是时隙，和/或在至少两个后续数据传送阶段，例如在所有数据传送阶段，功能块(10a-d、20、30、110a-h、120a-d、130a-d、210a-e、410a、410b)适于分别从相同的一个或多个预定义的第一时隙(42)接收输入数据和/或分别向相同的一个或多个预定义的第二时隙(42)提供输出数据。6.根据前述权利要求中任一项所述的现场可编程门阵列，其中，所述数据输送器(40、140、340、440)包括多路复用器...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·韦伯，布克哈特·莫勒，
申请(专利权)人：阿海珐核能公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR