论文部分内容阅读
由于FPGA设计灵活、开发周期短、研发成本低等特点，在众多领域中得到广泛应用。但随着FPGA内部资源的不断丰富、功能的不断完善，FPGA所产生的功耗越来越大。本文从FPGA器件的可靠性需求出发，研究FPGA功耗产生机理和热传导，建立适合系统级架构的FPGA功耗模型和等效热模型，并通过物理板级测试对模型进行验证。首先依据功能将FPGA划分为不同的功能模块，通过功耗宏模型构建方法建立属于不同资源最小单元的功耗宏模型，在Saber软件中运用MAST语言进行建模仿真，通过编写Perl脚本提取资源使用率及信号跳变率，从而实现精确的功耗估算。然后在HotSpot软件中绘制FPGA内部拓扑结构图，通过修改HotSpot软件的配置文档，仿真获得FPGA精确的温度场分布，最终确定FPGA内部的热点分布情况，对FPGA可能失效的部件进行预估。模型由STM32功耗评估板进行物理验证，通过ADC采用模块采集串联在FPGA电源回路的待测电阻的电流，计算得到FPGA搭载实际电路时所产生的功耗值。通过对多种不同电路测量结果的分析表明，FPGA功耗评估模型与物理测试结果的相对误差在9%以内，验证了FPGA功耗模型的正确性。