一种可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法
阅读说明：本技术 一种可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法 (Power consumption generation system and method of programmable logic device ) 是由 项智 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法,所述系统包括时钟管理器,时钟选择模块,逻辑资源模块及信号控制模块；时钟管理器将输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号；时钟选择模块从多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号,并将选取的工作时钟信号输入至逻辑资源模块；信号控制模块生成时钟选择控制信号和使能控制信号；逻辑资源模块将可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分为至少一个资源组,基于使能控制信号控制对应的资源组使能,并基于工作时钟信号控制使能的资源组在工作时钟信号的作用下产生功耗。本发明可以在无正式的可编程逻辑器件发布版本情况下,提前评估可编程逻辑器件的目标功耗,及对应功耗下可编程逻辑器件的散热效果。(The invention provides a power consumption generating system and method of a programmable logic device, wherein the system comprises a clock manager, a clock selection module, a logic resource module and a signal control module; the clock manager multiplies the frequency of an input clock signal into a plurality of paths of working clock signals; the clock selection module selects a corresponding working clock signal from the multi-path working clock signals and inputs the selected working clock signal to the logic resource module; the signal control module generates a clock selection control signal and an enabling control signal; the logic resource module divides logic resources in the programmable logic device into at least one resource group, controls the enabling of the corresponding resource group based on the enabling control signal, and controls the enabled resource group to generate power consumption under the action of the working clock signal based on the working clock signal. The invention can evaluate the target power consumption of the programmable logic device in advance and the heat dissipation effect of the programmable logic device under the corresponding power consumption under the condition of no formal release version of the programmable logic device.)
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，特别是涉及可编程逻辑器件技术领域。
背景技术
PLD(Programmable Logic Device)是可编程逻辑器件的总称，PLD基本上可完成大多数字器件的功能，从高性能CPU，到简单集成电路，均可以用PLD实现。90年代后PLD技术有了飞速的发展，现在已经发展到CPLD、FPGA和基于SOC的PLD。当前现场可编程逻辑器件(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)是可编程逻辑器件中两种主要的类型。FPGA提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器、大容量存储、时钟管理系统等特性，并支持多种最新的超快速器件至器件(device-to-device)信号技术。FPGA被应用于范围广泛的应用中，从数据处理和存储，以及到仪器仪表、电信和数字信号处理等。
目前可编程逻辑器件在设计完成发布后，才能对可编程逻辑器件进行器件功耗的评估，器件散热效果的评估等，在可编程逻辑器件的设计阶段，无正式发布版本时无法有效对可编程逻辑器件进行功耗的评估。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法，用于解决现有技术中对可编程逻辑器件的功耗评估不灵活方便的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的实施例提供一种可编程逻辑器件的功耗生成系统，包括时钟管理器，时钟选择模块，逻辑资源模块以及信号控制模块；所述时钟管理器接收输入时钟信号，并将所述输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号；所述时钟选择模块分别与所述时钟管理器和所述逻辑资源模块相连，基于输入的时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并将选取的所述工作时钟信号输入至所述逻辑资源模块；所述信号控制模块分别与所述时钟选择模块和所述逻辑资源模块相连，基于用户输入的时钟控制选项组合指令生成用于输入到所述时钟选择模块的所述时钟选择控制信号，并基于用户输入的使能控制指令生成用于输入到所述逻辑资源模块的使能控制信号；所述逻辑资源模块包括由可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分成的至少一个资源组，所述逻辑资源模块基于所述使能控制信号控制对应的所述资源组使能，并基于所述时钟信号控制使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
于本申请的一实施例中，所述可编程逻辑器件内部的逻辑资源包括若干查找表和若干触发器。
于本申请的一实施例中，所述资源组包括至少一个资源单元，每一个所述资源单元由至少一个查找表和至少一个触发器组成。
于本申请的一实施例中，所述逻辑资源模块基于所述工作时钟信号控制使能的资源组中的所述查找表和触发器的输出电平进行高速翻转，使得使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
于本申请的一实施例中，所述信号控制模块包括：虚拟接口模块，包括具有多个虚拟接口的人机界面，所述虚拟接口模块通过多个虚拟接口接收用户输入的时钟控制选项组合指令和使能控制指令。
本发明还提供一种可编程逻辑器件的功耗生成方法，包括：接收输入时钟信号，并将所述输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号；将可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分为至少一个资源组；基于用户输入的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于用户输入的使能控制指令控制对应的所述资源组使能；控制使能的所述资源组在选取的所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
于本申请的一实施例中，所述可编程逻辑器件内部的逻辑资源包括若干查找表和若干触发器。
于本申请的一实施例中，所述资源组包括至少一个资源单元，每一个所述资源单元由至少一个查找表和至少一个触发器组成。
于本申请的一实施例中，所述控制使能的所述资源组在选取的所述工作时钟信号的作用下产生功耗的方式包括：基于所述工作时钟信号控制使能的资源组中的所述查找表和触发器的输出电平进行高速翻转，使得使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
于本申请的一实施例中，所述基于用户输入的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于用户输入的使能控制指令控制对应的所述资源组使能包括：提供具有多个虚拟接口的人机界面，并通过多个虚拟接口接收用户输入的时钟控制选项组合指令和用户输入的使能控制指令；基于从对应所述虚拟接口接收的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于从对应所述虚拟接口接收的使能控制指令控制对应的所述资源组使能。
如上所述，本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法，具有以下有益效果：
1、本发明可以动态控制可编程逻辑器件内部的工作时钟，并控制可编辑逻辑器件的内部资源在对应时钟下产生功耗，在无正式的可编程逻辑器件发布版本情况下，可以灵活方便地提前评估可编程逻辑器件的目标功耗，以及对应功耗下可编程逻辑器件的散热效果。
2、本发明将可编程逻辑器件内部资源划分为若干个资源组，不仅可以灵活控制可编程逻辑器件产生对应的功耗，同时也可以为可编程逻辑器件动态配置不同档位的功耗。
3、本发明实现方式简单灵活，具有较高的实用性。
附图说明
图1显示为本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统的整体原理结构示意图。
图2显示为本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统中可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分示意图。
图3显示为本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统中信号控制模块的原理示意图。
图4显示为本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统的整体实现原理示意图。
图5显示为本发明的可编程逻辑器件的功耗生成方法的流程示意图。
元件标号说明
100 可编程逻辑器件的功耗生成系统
110 时钟管理器
120 时钟选择模块
130 逻辑资源模块
140 信号控制模块
141 虚拟接口模块
S100～S400 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例的目的在于提供一种可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法，用于解决现有技术中对可编程逻辑器件的功耗评估不灵活方便的技术问题。
以下将详细阐述本实施例的可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的可编程逻辑器件的功耗生成系统及方法。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种可编程逻辑器件的功耗生成系统100，所述可编程逻辑器件的功耗生成系统100包括时钟管理器110，时钟选择模块120，逻辑资源模块130以及信号控制模块140。
本实施例中动态可调时钟频率模块通过可编程逻辑器件内部的模式时钟管理器110将输入的时钟信号倍频，通过时钟选择模块120可以选择逻辑资源模块130的工作时钟，同时本实施例中，将逻辑资源模块130中的内部资源进行分块，通过信号控制模块140使能或禁止不同分块的内部资源达到灵活使可编程逻辑器件生成不同功耗的目的。
以下对本实施例的所述可编程逻辑器件的功耗生成系统100中的时钟管理器110，时钟选择模块120，逻辑资源模块130以及信号控制模块140进行详细说明。
于本实施例中，所述时钟管理器110接收输入时钟信号，并将所述输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号。其中，倍频的多路工作时钟信号的频率优选为均不相同，也可以有至少两路工作时钟信号的频率相同。
例如所述时钟管理器110接收100Mhz的输入时钟信号，然后将100Mhz的输入时钟信号倍频成200Mhz，300Mhz，400Mhz，500Mhz，600Mhz等多路工作时钟信号，然后将多路工作时钟信号输入所述时钟选择模块120，由时钟选择模块120选择所述逻辑资源模块130的工作时钟信号。
具体地，于本实施例中，所述时钟选择模块120分别与所述时钟管理器110和所述逻辑资源模块130相连，基于输入的时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并将选取的所述工作时钟信号输入至所述逻辑资源模块130，实现动态可调的时钟频率。
其中，所述时钟选择模块120还与所述信号控制模块140相连，基于所述信号控制模块140输出的时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并将选取的所述工作时钟信号输入至所述逻辑资源模块130。
图2显示为本实施例的可编程逻辑器件的功耗生成系统100中可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分示意图。于本实施例中，如图2所示，所述逻辑资源模块130将可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分为至少一个资源组，基于从所述信号控制模块140接收到使能控制信号控制对应的所述资源组使能，并基于从所述时钟选择模块120接收到的工作时钟信号控制使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
其中，于本实施例中，所述可编程逻辑器件内部的逻辑资源包括查找表(LUT)和触发器(FF)。
具体地，于本实施例中，可编程逻辑器件内部的逻辑资源分为至少一个资源组，例如图2中所示的资源组1，……，资源组K，每一个所述资源组包括至少一个资源单元，例如资源组1包括资源单元1包括资源单元1，……，资源单元P，资源组K包括资源单元1，……，资源单元J，其中，各资源组中包含的资源单元可以相同，也可以不同。而每一个所述资源单元又由至少一个查找表和至少一个触发器组成，例如资源单元1包括查找表1，……，查找表A，触发器1，……，触发器B，资源单元P包括查找表1，……，查找表C，触发器1，……，触发器D，其中，每个资源单元中包含的查找表和触发器数量可以相同，也可以不同。
也就是说，一个具体的所述可编程逻辑器件的内部的逻辑资源是确定的，查找表(LUT)和触发器(FF)是组成逻辑资源的主要部分，本实施例中的逻辑资源模块130通过一定数量的查找表(LUT)和触发器(FF)组成一个资源单元，然后再由至少一个资源单元组成一个资源组(Group)，至少一个资源组(Group)即构成所述可编程逻辑器件内部的逻辑资源。
例如，一个资源单元包括4096个触发器，2048个查找表，然后再由至少一个资源单元组成一个资源组(Group)，例如32768个资源单元组成一个资源组(Group)。上述仅举例说明资源单元和资源组的组成，本实施例并不限定资源单元的中触发器和查找表的数量，也不限定资源组中资源单元的数量，本领域技术人员可以根据实际需求划分资源组的数量，资源组中资源单元的数量，资源单元中触发器和查找表的数量。
本实施例中的逻辑资源模块130通过使能或禁止不同数量资源组，实现动态可调的控制逻辑资源，达到灵活控制可编程逻辑器件产生对应的功耗的目的，同时也可以为可编程逻辑器件动态配置不同档位的功耗。
具体地，于本实施例中，所述逻辑资源模块130基于所述工作时钟信号控制使能的资源组中的所述查找表和触发器的输出电平进行高速翻转，使得使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。也就是说，可编程逻辑器件内部的查找表和触发器在输入的工作时钟信号的作用下，其输出电平进行高速翻转，进而产生功耗。
于本实施例中，所述信号控制模块140分别与所述时钟选择模块120和所述逻辑资源模块130相连，基于用户输入的时钟控制选项组合指令生成用于输入到所述时钟选择模块120的所述时钟选择控制信号，并基于用户输入的使能控制指令生成用于输入到所述逻辑资源模块130的使能控制信号。
具体地，于本实施例中，如图3所示，所述信号控制模块140包括：虚拟接口模块141，包括具有多个虚拟接口的人机界面，所述虚拟接口模块141通过多个虚拟接口接收用户输入的时钟控制选项组合指令和使能控制指令。
在用户通过多个虚拟接口输入的时钟控制选项组合指令和使能控制指令之后，通过所述信号控制模块140基于所述时钟控制选项组合指令生成输入到所述时钟选择模块120的所述时钟选择控制信号(图3中所示的时钟选择控制信号1，时钟选择控制信号2，……，时钟选择控制信号I)，而且所述信号控制模块140基于所述使能控制指令生成输入到所述逻辑资源模块130的使能控制信号(图3中所示的使能控制信号1，使能控制信号2，……，使能控制信号L)。
于本实施例中，虚拟接口模块141用于模拟可配置的控制信号，虚拟接口模块141生成时钟选择控制信号，输入到所述时钟选择模块120，以供所述时钟选择模块120基于所述时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并将选取的所述工作时钟信号输入至所述逻辑资源模块130。虚拟接口模块141基于用户输入的使能控制指令生成控制所述逻辑资源模块130中各资源组使能或禁止的使能控制信号，从而资源组的使能或禁止，从而达到使可编程逻辑器件在一定的工作时钟信号下生成不同档位的功耗的目的。
即本实施例中，通过使用可编程逻辑器件内部的虚拟接口模块141进行可编程逻辑器件的工作时钟频率的选择和资源组的使能或禁止，从而达到可编程逻辑器件生成不同档位的功耗的目的。
以下结合图4对本实施例中的可编程逻辑器件的功耗生成系统100的工作过程进行具体说明。
所述时钟管理器110接收输入时钟信号，并将所述输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号。例如所述时钟管理器110接收100Mhz的输入时钟信号，然后将100Mhz的输入时钟信号倍频成200Mhz，300Mhz，400Mhz，500Mhz，600Mhz等多路工作时钟信号，然后将多路工作时钟信号输入所述时钟选择模块120。
在用户通过多个虚拟接口输入的时钟控制选项组合指令和使能控制指令之后，通过所述信号控制模块140基于所述时钟控制选项组合指令生成输入到所述时钟选择模块120的所述时钟选择控制信号，输入到所述时钟选择模块120，以供所述时钟选择模块120基于所述时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，虚拟接口模块141基于用户输入的使能控制指令生成控制所述逻辑资源模块130中各资源组使能或禁止的使能控制信号，并输入到所述逻辑资源模块130中。然后所述时钟选择模块120基于输入的时钟选择控制信号从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并将选取的所述工作时钟信号输入至所述逻辑资源模块130，实现动态可调的时钟频率。
最后所述逻辑资源模块130基于所述工作时钟信号控制使能的资源组中的所述查找表和触发器的输出电平进行高速翻转，使得使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。也就是说，可编程逻辑器件内部的查找表和触发器在输入的工作时钟信号的作用下，其输出电平进行高速翻转，进而产生功耗。所以本实施例的可编程逻辑器件的功耗生成可以动态控制可编程逻辑器件内部的工作时钟，并控制可编辑逻辑器件的内部资源在对应时钟下产生功耗，在无正式的可编程逻辑器件发布版本情况下，可以灵活方便地提前评估可编程逻辑器件的目标功耗，以及对应功耗下可编程逻辑器件的散热效果。
实施例2
如图5所示，本实施例还提供一种可编程逻辑器件的功耗生成方法，包括：
步骤S100，接收输入时钟信号，并将所述输入时钟信号倍频为多路工作时钟信号。
本实施例中步骤S100的实现原理与实施例1中的时钟管理器110的实现原理相同，原理间相似或相同的技术特征不再赘述。
步骤S200，将可编程逻辑器件内部的逻辑资源划分为至少一个资源组。
于本实施例中，所述可编程逻辑器件内部的逻辑资源包括若干查找表和若干触发器。
于本实施例中，所述资源组包括至少一个资源单元，每一个所述资源单元由至少一个查找表和至少一个触发器组成。
步骤S300，基于用户输入的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于用户输入的使能控制指令控制对应的所述资源组使能。
具体地，于本实施例中，所述基于用户输入的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于用户输入的使能控制指令控制对应的所述资源组使能包括：提供具有多个虚拟接口的人机界面，并通过多个虚拟接口接收用户输入的时钟控制选项组合指令和用户输入的使能控制指令；基于从对应所述虚拟接口接收的时钟控制选项组合指令从所述多路工作时钟信号中选取对应的工作时钟信号，并基于从对应所述虚拟接口接收的使能控制指令控制对应的所述资源组使能。
本实施例中步骤S300的实现原理与实施例1中的时钟选择模块120和信号控制模块140的实现原理相同，原理间相似或相同的技术特征不再赘述。
步骤S400，控制使能的所述资源组在选取的所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
具体地，于本实施例中，所述控制使能的所述资源组在选取的所述工作时钟信号的作用下产生功耗的方式包括：基于所述工作时钟信号控制使能的资源组中的所述查找表和触发器的输出电平进行高速翻转，使得使能的所述资源组在所述工作时钟信号的作用下产生功耗。
本实施例中步骤S200和步骤S400的实现原理与实施例1中的逻辑资源模块130的实现原理相同，原理间相似或相同的技术特征不再赘述。
综上所述，本发明可以动态控制可编程逻辑器件内部的工作时钟，并控制可编辑逻辑器件的内部资源在对应时钟下产生功耗，在无正式的可编程逻辑器件发布版本情况下，可以灵活方便地提前评估可编程逻辑器件的目标功耗，以及对应功耗下可编程逻辑器件的散热效果；本发明将可编程逻辑器件内部资源划分为若干个资源组，不仅可以灵活控制可编程逻辑器件产生对应的功耗，同时也可以为可编程逻辑器件动态配置不同档位的功耗；本发明实现方式简单灵活，具有较高的实用性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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