一种FPGA网络及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种FPGA网络，包括FPGA控制芯片、上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块，其中，所述N个电源模块和N个FPGA运行芯片一一对应连接，所述电源模块为其对应连接的FPGA运行芯片供电，所述FPGA控制芯片同时连接所述上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块；当所述FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送对应的开始指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电，其中，N为大于等于1的整数。本发明专利技术提供的一种FPGA网络及其工作方法，通过FPGA控制芯片来控制该网络中FPGA运行芯片的状态，使得不需要工作的FPGA运行芯片进入休眠状态，需要工作时再进行激活，从而降低了整个FPGA网络的功耗。

A kind of FPGA network and its working method

The invention discloses an FPGA network, which includes a control chip, a host computer, a main power supply module, N FPGA running chips and N power supply modules. The N power supply modules and N FPGA running chips are connected one by one, and the power supply module supplies power for the corresponding connected FPGA running chips. The FPGA control chip simultaneously connects the host computer, the main power supply module and N FPs. GA running chip and N power module; when the FPGA running chip is ready to start working, the host computer sends corresponding start instructions to the FPGA control chip, which controls the corresponding power module of the FPGA running chip to start power supply, where N is an integer greater than or equal to 1. The invention provides an FPGA network and its working method. The state of the running chip of the FPGA in the network is controlled by the control chip of the FPGA, so that the running chip of the non-working FPGA enters a dormant state and needs to be activated again when working, thereby reducing the power consumption of the whole FPGA network.

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA网络及其工作方法
本专利技术涉及集成电路领域，具体涉及一种FPGA网络及其工作方法。
技术介绍
FPGA(Field－ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA芯片功耗高是一个行业公认的现象，随着FPGA芯片的面积越来越大，逻辑单元越来越多，一块大型FPGA芯片的功耗往往都能达到2-3W以上，特别是在FPGA芯片做原型验证领域，随着IC的越来越复杂，做原型验证时，往往都需要多个FPGA同时进行工作。因此，业界已经形成了由多个FPGA芯片集成的FPGA网络。一个FPGA网络中的多个FPGA芯片需要同时工作或者依次工作才能完成一个复杂的系统验证或者计算。但是在FPGA网络进行计算的过程中，并不总是多个FPGA芯片同时工作，往往是一个或者几个FPGA芯片在工作完成之后再换下一批的一个或者几个FPGA芯片进行工作，通过不同批次的FPGA芯片之间的依次工作来完成整个系统的模拟计算。然而在现有的FPGA网络中，多个FPGA芯片同时连接一个电源模块，该电源模块在FPGA网络处于工作过程中一直保持供电状态，使得多个FPGA芯片时时处于工作状态，即使某个或者某几个FPGA芯片不处于工作状态，也会产生正常的功耗，这样就使得FPGA网络的功耗达到了相当大的地步。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种FPGA网络及其工作方法，通过FPGA控制芯片来控制该网络中FPGA运行芯片的状态，使得不需要工作的FPGA运行芯片进入休眠状态，需要工作时再进行激活，从而降低了整个FPGA网络的功耗。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种FPGA网络，包括FPGA控制芯片、上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块，其中，所述N个电源模块和N个FPGA运行芯片一一对应连接，所述电源模块为其对应连接的FPGA运行芯片供电，所述FPGA控制芯片同时连接所述上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块；所述主电源模块为所述FPGA控制芯片供电，当所述FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送该FPGA运行芯片开始工作的指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；当所述FPGA运行芯片工作完毕时，该FPGA运行芯片发送完毕指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块停止供电，其中，N为大于等于1的整数。进一步地，所述上位机和所述FPGA控制芯片之间通过通用异步收发传输器连接。进一步地，所述FPGA控制芯片的功耗小于所述FPGA运行芯片的功耗。进一步地，所述FPGA控制芯片的逻辑资源少于所述FPGA运行芯片的的逻辑资源。进一步地，所述主电源模块、N个电源模块、FPGA运行芯片和FPGA控制芯片之间相互独立。本专利技术提供的一种FPGA网络工作的方法，包括如下步骤：S01：设置FPGA网络中各个FPGA运行芯片的工作时间和顺序；S02：根据步骤S01中设置好的时间和顺序，当A个FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送检测指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片依次检测上述A个FPGA运行芯片是否处于断电状态，若处于断电状态，则所述上位机发送对应的开始指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片控制上述该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；若处于工作状态，则不做处理；根据步骤S01中设置好的时间和顺序，当B个FPGA运行芯片工作完毕时，所述B个FPGA运行芯片发送完毕指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制所述B个FPGA运行芯片对应的B个电源模块停止供电；其中，1≤B≤N；1≤A≤N；S03：上位机根据设置好的各个FPGA运行芯片的工作时间和顺序，按照步骤S02中的方式控制其进行工作；直至FPGA网络完成工作。进一步地，所述步骤S01和步骤S02之间还包括FPGA网络检测步骤，具体为：J01：所述上位机发送检测指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片依次检测N个FPGA运行芯片是否处于断电状态，并将检测结果反馈至上位机；J02：所述上位机根据步骤S01中设置好的时间和顺序判断上述反馈结果中处于断电状态的FPGA运行芯片是否需要工作，若需要进行工作，所述上位机发送该FPGA运行芯片开始工作的指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片根据上述开始工作的指令控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；若不需要进行工作，则不做处理；所述上位机根据步骤S01中设置好的时间和顺序判断上述反馈结构中处于工作状态的FPGA运行芯片是否需要工作，若需要进行工作，则不做处理；若不需要工作，则所述上位机发送该FPGA运行芯片停止工作的指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片根据上述停止工作的指令控制该FPGA运行芯片对应的电源模块停止供电。进一步地，所述上位机和所述FPGA控制芯片之间通过通用异步收发传输器连接。进一步地，所述FPGA控制芯片的功耗小于所述FPGA运行芯片的功耗。进一步地，所述FPGA控制芯片的逻辑资源少于所述FPGA运行芯片的逻辑资源。本专利技术的有益效果为：本专利技术中FPGA运行芯片分别连接一个电源模块，并且所有的FPGA运行芯片和电源模块均连接至FPGA控制芯片上，当FPGA运行芯片需要工作时，控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；当FPGA运行芯片工作完毕时，控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的FPGA断电；通过FPGA控制芯片的调控，不工作的FPGA运行芯片处于休眠状态，大大降低了FPGA网络的功耗。附图说明附图1为本专利技术一种FPGA网络的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。现有技术中的FPGA网络包括多个FPGA运行芯片和一个电源，所有的FPGA运行芯片均连接在该电源上，在FPGA网络处于工作状态时，所有的FPGA运行芯片都接通电源，处于工作状态，多个FPGA运行芯片一起工作所产生的能耗非常之大。本专利技术提供的一种FPGA网络中包括FPGA控制芯片、上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块。其中，N个电源模块和N个FPGA运行芯片一一对应连接，电源模块为其对应连接的FPGA运行芯片供电，FPGA控制芯片同时连接上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块，其中，主电源模块为FPGA控制芯片供电。本专利技术中当FPGA运行芯片准备开始工作时，上位机发送该FPGA运行芯片开始工作的指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；当FPGA运行芯片工作完毕时，该FPGA运行芯片发送完毕指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块停止供电，其中，N为大于等于1的整数。并且本专利技术中同时准备开始工作的FPGA运行芯片的个数可以为一个或者多个，同时工作完毕的FPGA运行芯片的个数也可以是一个或者多个。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA网络，其特征在于，包括FPGA控制芯片、上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块，其中，所述N个电源模块和N个FPGA运行芯片一一对应连接，所述电源模块为其对应连接的FPGA运行芯片供电，所述FPGA控制芯片同时连接所述上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块；所述主电源模块为所述FPGA控制芯片供电，当所述FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送该FPGA运行芯片开始工作的指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；当所述FPGA运行芯片工作完毕时，该FPGA运行芯片发送完毕指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块停止供电，其中，N为大于等于1的整数。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA网络，其特征在于，包括FPGA控制芯片、上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块，其中，所述N个电源模块和N个FPGA运行芯片一一对应连接，所述电源模块为其对应连接的FPGA运行芯片供电，所述FPGA控制芯片同时连接所述上位机、主电源模块、N个FPGA运行芯片和N个电源模块；所述主电源模块为所述FPGA控制芯片供电，当所述FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送该FPGA运行芯片开始工作的指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块开始供电；当所述FPGA运行芯片工作完毕时，该FPGA运行芯片发送完毕指令给所述FPGA控制芯片，所述FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片对应的电源模块停止供电，其中，N为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的一种FPGA网络，其特征在于，所述上位机和所述FPGA控制芯片之间通过通用异步收发传输器连接。3.根据权利要求1所述的一种FPGA网络，其特征在于，所述FPGA控制芯片的功耗小于所述FPGA运行芯片的功耗。4.根据权利要求1所述的一种FPGA网络，其特征在于，所述FPGA控制芯片的逻辑资源少于所述FPGA运行芯片的的逻辑资源。5.根据权利要求1所述的一种FPGA网络，其特征在于，所述主电源模块、N个电源模块、FPGA运行芯片和FPGA控制芯片之间相互独立。6.一种权利要求1所述的FPGA网络工作的方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：设置FPGA网络中各个FPGA运行芯片的工作时间和顺序；S02：根据步骤S01中设置好的时间和顺序，当A个FPGA运行芯片准备开始工作时，所述上位机发送检测指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片依次检测上述A个FPGA运行芯片是否处于断电状态，若处于断电状态，则所述上位机发送对应的开始指令给FPGA控制芯片，FPGA控制芯片控制该FPGA运行芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶红磊，王勇，叶红波，张悦强，蒋亮亮，李赟晟，姚清志，王凯，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31