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)的一些活動程序進行關(guān)閉，如果可重配置功能沒有進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)生任何負面的影響，目前還無法預(yù)測RP分區(qū)在進行動態(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。