超额利用硬件资源

　　设计的系统要实现更多功能，要更小型化，要有更高的能效，要能通过动态重配置实现可用资源的超额利用，这样的压力挑战已变得非常严峻。不妨设想一台自动售货机，其主要功能是接受付费并出售物品，偶尔还要同主机CPU通信。利用动态重配置，配置用作交易定时器/计数器的同一组数字资源还可配置为UART模块和PWM，生成波特率，同主机通信。

　　对于任何在不同时间执行不同任务的应用，几乎都能实现动态重配置。由于对讲机只单向传输数据，因此动态重配置可以支持设备的小型化设计。手持售票机可以采用这种方法，可以让热敏打印机逻辑单元发挥电池充电电路的作用。同样，LED灯在有电时给电池充电，无电源供电时就可利用这些资源来控制白光LED。实际上，电池充电可与其他系统功能时分复用。这样，相对于每种功能采用不同的逻辑而言，系统就能减小封装尺寸。

　　动态重配置

　　动态重配置是FPGA等数字架构一种众所周知的功能，通过向非易失性存储器存储新配置并读取写入适当配置寄存器的数据即可实现动态重配置。在器件编程时，各种不同配置都存储在非易失性存储器/闪存中。

　　请注意，可编程性不再仅限于数字领域。目前模拟资源也可动态重配置，且不仅仅是修改特定外设的规范。通过动态重配置，同一种模拟资源可根据应用要求在运行时用作模数转换器(ADC)、放大器或电容式触摸传感器。

　　要了解如何动态重配置模拟资源，不妨设想一个连续时间可编程模拟模块(见图1)。　　

 

　　乍一看，这个电路图好像很复杂，事实上这只是一个相对简单的电路，能在任何给定输入/输出端连接不同信号，以实现不同的电路。举例来说，同样的这一个模块可通过连接配置为反相或非反相放大器。在电阻矩阵中选择适当的电阻值，就能实现所需增益/磁滞的磁滞比较器。所需参考值可用参考多路复用器选择。模块的输出也可路由到其他模块或输出引脚。

　　所有这些连接和电阻值都用配置寄存器配置，可在运行时写入。这样，该模块能作为衰减器、缓冲器、反相或非反相放大器，甚至能与其他模块结合用作仪表放大器。系统设计人员能利用固件向配置寄存器写入新值来改变模块的功能。

　　图2显示了另一种被称为开关电容模块的可编程模拟模块。