部分可重配置會涉及到將配置數(shù)據(jù)下載到正在運行的系統(tǒng)中。 盡管在芯片和比特流中內(nèi)置了一些保護(hù)措施，比如器件ID，從而確保識別正確的部分，但是作為用戶設(shè)計的一部分，仍有一些技術(shù)需要理解和實現(xiàn)。 設(shè)計人員應(yīng)遵循這些建議，以確保部分可重配置的安全和可預(yù)測性。

• 在進(jìn)行重新配置操作之前需要對可重配置分區(qū)(RP)內(nèi)的一些活動程序進(jìn)行關(guān)閉，如果可重配置功能沒有進(jìn)行完整的傳輸或者沒有對最近的請求作出回復(fù)，那么整個系統(tǒng)可能會掛起。

解決方案：在你的設(shè)計中務(wù)必確保在重新配置之前RP分區(qū)內(nèi)所有活動都已經(jīng)完成，在設(shè)計中對每個分區(qū)內(nèi)都實現(xiàn)請求—通知握手操作，這樣系統(tǒng)就不會掛起，信息也不會丟失。

• 對RP分區(qū)進(jìn)行隔離，這樣任何動態(tài)的變化都不會對靜態(tài)設(shè)計產(chǎn)生任何負(fù)面的影響，目前還無法預(yù)測RP分區(qū)在進(jìn)行動態(tài)配置時會有哪些行為方式，如果一些浮動信號從RP分區(qū)“逃出去”，那么一些虛假事件就會對靜態(tài)設(shè)計產(chǎn)生負(fù)面影響。

解決方案：最佳的操作方案就是斷開該分區(qū)與靜態(tài)設(shè)計之間的連接直到可重配置操作完成，PR Controller IP通過選通任何接口端口可以用于隔離RP分區(qū)，或者自定義邏輯模塊(2選1多路復(fù)用器，具有復(fù)位或啟動門控的寄存器等)都可以實現(xiàn)這個功能。

• 如果部分比特流文件必須傳遞給遠(yuǎn)程系統(tǒng)，那么在傳送過程中可能會造成損壞，如果將損壞的部分比特流發(fā)送到配置引擎中，那么靜態(tài)設(shè)計部分可能會受影響，在比特流末尾進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的CRC檢查并不夠完整，因為所有的配置數(shù)據(jù)在檢查操作之前已經(jīng)發(fā)送完畢。

解決方案：部分比特流文件的每一幀數(shù)據(jù)都可以使用CRC進(jìn)行檢測，因此壞幀在可以加載到配置存儲器之前都可以被檢測到，然后我們可以采取糾正或者回退操作。在每個路由設(shè)計檢查點都啟用CRC檢查，開啟命令如下：

set_property bitstream.general.perFrameCRC yes [current_design]

然而最關(guān)鍵的細(xì)節(jié)就是絕對確保傳送給FPGA或者SoC的部分比特流能夠與靜態(tài)設(shè)計相互兼容，這樣才能夠配置到器件中，部分可重配置設(shè)計流程需要對靜態(tài)實現(xiàn)部分進(jìn)行鎖定，并且所有可重配置模塊都要在此上下文中實現(xiàn)，如果靜態(tài)設(shè)計改變了，那么所有使用該靜態(tài)設(shè)計創(chuàng)建的部分比特流都將失效并且需要重新編譯，因為部分比特流內(nèi)容的很多方面都已經(jīng)發(fā)生了變化——時鐘、分區(qū)管腳、靜態(tài)路由等都可能是不同的了，這種保守的方法具有一定的靈活性，提升整體設(shè)計的性能，但是必須要個遵循主從的關(guān)系。

設(shè)計者必須實現(xiàn)某種版本檢查方案來確保只有匹配的比特流才能夠被加載到靜態(tài)設(shè)計系統(tǒng)中，實現(xiàn)方式有很多種，片上/片下、硬件/軟件等。不管哪種方式都將會在部分比特流文件發(fā)送至配置端口前根據(jù)靜態(tài)設(shè)計部分的版本來檢查比特流文件的版本。

在FPGA結(jié)構(gòu)中執(zhí)行這種檢查的一個便利的方式就是使用USR_ACCESS模塊，該組件在專用配置空間中保存一個32位的寄存器，但是可以通過FPGA訪問，只需要將USR_ACCESSE2模塊在你的RTL設(shè)計中進(jìn)行實例化就可以獲得訪問權(quán)限，通過連接32位數(shù)據(jù)總線即可使用此功能。

這個常量寄存器的值是通過下面命令來設(shè)置的：

set_property BITSTREAM.CONFIG.USR_ACCESS 0x<8-digit-hex>|TIMESTAMP [current_design]

盡管我們可以使用TIMESTAMP選項，通過加載所有比特位文件信息可能更容易創(chuàng)建自定義的寄存器值，TIMESTAMP的值是即時計算的，所以在應(yīng)用到部分比特文件時需要讀取Vivado工具為靜態(tài)設(shè)計部分計算的數(shù)值。

一旦設(shè)計連接了此元素，你可以使用32位的值來匹配部分比特流文件，這個值保存在上文給定屬性的完整比特流文件中，因為它是在器件初始化配置時編寫的，然而部分比特流文件并不包含此值，因為它不會去重新編程USR_ACCESS寄存器，你需要對每個部分比特流添加自定義數(shù)據(jù)頭信息，這個數(shù)據(jù)頭應(yīng)該包含這個值用于靜態(tài)設(shè)計部分的版本檢查，最簡單的比較匹配就是設(shè)置錯誤標(biāo)志，如果檢測到失敗這是必需的，一旦檢測到不匹配系統(tǒng)需要確定下一步該怎么操作。

當(dāng)創(chuàng)建新版本的靜態(tài)設(shè)計時你需要更新USR_ACCESS的值，不僅包括靜態(tài)設(shè)計部分還包括根據(jù)此靜態(tài)設(shè)計版本相匹配的一系列部分比特流文件，USR_ACCESS模塊具有兩個特性使其成為該用法的理想選擇：

1. 由于它是配置應(yīng)用方面專用的模塊，因此它不使用任何標(biāo)準(zhǔn)的CLB或者BRAM資源，為你的設(shè)計留出更多可用的資源。

2. 由于該值是通過屬性來設(shè)置的，因此可以在所有布局和布線完成后再插入該值，以后再重新插入新值時也不再需要進(jìn)行重新綜合或者實現(xiàn)。

在寫入完整的比特流數(shù)據(jù)前只需要將新的 BITSTREAM.CONFIG.USR_ACCESS 應(yīng)用于完整設(shè)計版本檢查，任何較舊版本的部分比特流文件都會在進(jìn)行版本檢查時被拒絕，確保與硬件的匹配。

總結(jié)

在部分可重配置設(shè)計中應(yīng)用版本識別檢查和其他安全機制從而可以確保安全可靠的工作環(huán)境。