专利名称：一种控制数据透传的方法、柔性标签连接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设计技术领域，特别涉及一种控制数据透传的方法、柔性标签连 接方法及其装置。
背景技术：
现场可编程逻辑器件(FPGA)的规模及集成密度的迅速增长，使越来越多的系统 或子系统功能可在FPGA内实现，FPGA已成为越来越多复杂系统的首选解决方案。大规模FPGA芯片的调试运行过程中，有大量发生于FPGA内部的关键的硬件和软 件的交互工作的状态指示，必须通过FPGA特定输出引脚输出，指示FPGA内部功能运行的状 态和正确性。但是，由于单FPGA芯片的面积有限，可提供的引脚总数并不能随集成度的提高而 同步增加，因此专门用于监测FPGA内部运行状态的引脚数量严重不足，因此，如何有效而 全面地观察和监测FPGA内部运行状态成为FPGA调试的一个难点和关键点。目前，测量FPGA内部状态方法有两种一种是，将内部被测节点连到外部管脚，再通过逻辑分析探头连接到外部的逻辑 分析仪的对应通道，根据被测信号的管脚位置和名称对逻辑分析通道进行命名。但是，这种 测量方法只能实现1对1的连接和测量；并且每个FPGA调试管脚只能对应一个内部信号节 点；另外，由于内部信号节点是固定的，要改变新的测量节点，必须重新分配管脚，重新编译 设计文件，不但费时费力而且会由此改变信号的原有时序。另一种是，利用FPGA厂商提供的商用版的用于芯片上调试的内核，该内核采用 JTAG作为通信接口，这种内核使用FPGA的内部资源，可以在线、实时地读出FPGA内部逻辑 的任何信号。其基本原理是利用FPGA中未使用的Block Ram，将需要观察的信号(寄存器 或网线)实时地存到这些Block Ram中，然后，根据用户设定的触发条件生成特定的地址译 码选择数据读出，并将读出的数据送到JTAG 口，然后，与该JTAG 口连接的计算机，可以根据 TAG 口输出的数据动态地画出时序波形，以便于人们分析。但是这种测量方法得到的时序波 形不是真实数据的时序波形，而是满足设定触发条件时存储器中存储数据的时序波形，只 能定时为用户提供状态分析，不能实时为用户提供状态分析；另外，调试内核本身占用了芯 片内部资源和内部的存储器，如果FPGA设计占用资源比较大，调试内核将会与设计本身争 用资源，影响FPGA的开发设计；如果在调试之后去掉这个内核，FPGA设计需要重新编译，此 时将会改变内部电路的时序。

发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种控制数据透传的方法、柔性标签 连接方法及其装置，以解决在不额外占用芯片内部资源和内部存储器，以及不改变内部信 号原有时序前的情况下，完成FPGA内部各模块间输出数据的透传的技术问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种控制数据透传的方法，用于控制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模块输出数据的透传，所述方法包括设 置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式；所述方法还包括为各个模块生成对应的数据标签；将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所述各个模块输出 数据的方向，完成模块间输出数据的透传。优选的，所述为各个模块生成对应的数据标签包括所述可编程逻辑器件FPGA内的控制单元为各个模块生成对应的数据标签；或者所述可编程逻辑器件FPGA外的计算机为各个模块生成对应的数据标签。优选的，所述数据标签包括帧有效标识、透传处理标识和话路字段号。优选的，所述设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式具体包 括为每个模块的输入接口设置解码标签，输出接口设置编码标签，并按照设定的柔 性标签的格式输出数据。优选的，所述方法还包括当需要对每个模块的输出数据进行测试时，生成透传该模块输出数据的标签内 容，并控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以使该模块的输出数据至FPGA 测试接口，便于测试。相应的，本发明实施例还提供一种柔性标签连接方法，应用于现场可编程逻辑器 件FPGA内部用于数据处理的各个模块间的连接，所述方法包括接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标签的数据；对所述数据进行解封装，并对解封装后的数据进行相应处理；接收到改变所述模块输出数据流向的标签内容；将所述标签内容添加到所述处理后输出数据的数据标签中；按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加标签内容后的输出数据进行封装，并 将封装后的数据输出到所述标签内容指向的模块。优选的，所述按照设定的柔性标签的接口方式为按照FPGA输出至外部的数据格式设定FPGA内部各个模块间的柔性标签连接的接 口方式。优选的，所述方法还包括控制所述各个模块间的数据输出方式为先进先出的输 出方式。相应的，本发明实施例提供一种控制数据透传的装置，用于控制现场可编程逻辑 器件FPGA内部用于数据处理的各个模块输出数据的透传，所述装置包括设置单元，用于设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式；数据标签生成单元，用于为各个模块生成对应的数据标签；封装单元，用于将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；控制单元，用于通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所 述各个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。优选的，还包括
标签内容生成单元，用于在需要对所述各个模块中的一个模块的输出数据进行测 试时，生成透传该模块输出数据的标签内容；所述控制单元，还用于控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以使 该模块的输出数据至FPGA测试接口，便于测试。本发明实施例还提供一种柔性标签连接装置，应用于现场可编程逻辑器件FPGA 内部用于数据处理的各个模块间的连接，所述装置包括第一接收单元，用于接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标签的数 据；解封装单元，用于对所述数据进行解封装；处理单元，用于对所述解封装单元解封装后的数据进行相应处理；第二接收单元，用于接收到改变所述模块输出数据流向的标签内容；添加单元，用于将所述标签内容添加到所述处理后输出数据的数据标签中；封装单元，用于按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加标签内容后的输出数 据进行封装；发送单元，用于将所述封装单元封装后的数据输出到所述标签内容指向的模块。优选的，还包括先进先出模块，用于所述各个模块之间的连接，并按照先进先出的顺序缓存各个 模块处理的数据。由上述方案可以看出，先为FPGA内部的各个模块生成对应的数据标签；再将输入 到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起，通过改变各个模块输出数据时携带所述 数据标签的内容，控制所述各个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。实现了 对FPGA内容的各功能模块的状态进行测试，该技术方案将模块在柔性连接技术和数据标 签技术相结合的情况下，完成模块间数据透传及对FPGA内部的任意功能模块的测试。实 现了在不额外占用芯片内部资源和内部存储器，不改变内部信号原有时序前提下，达到对 FPGA内部功能模块的灵活、高效测试。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种控制数据透传的方法的流程图；图2为本发明实施例提供的FPGA内容的模块的示意图；图3为本发明实施例提供的一种柔性标签连接方法的流程图；图4为本发明实施例提供的一种控制数据透传的装置的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种柔性标签连接装置的结构示意图；图6为本发明实施例提供的说话人识别FPGA内部功能的结构示意图；图7为本发明实施例提供的添加FIFO后的FPGA内部结构示意图；图8为本发明实施例提供的FPGA内部信号测试的结构示意图9为本发明实施例提供的FPGA数据透传的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例中，先在FPGA内部功能模块之间设置基于柔性标签连接的接口方 式；其次，按照统一的规则，为各个功能模块设置对应的数据标签，完成各个模块间的柔性 连接；最后，在需要对某个模块进行测试时，通过改变该模块相应的数据标签的内容，使该 模块的输出数据直接发送至FPGA测试接口，完成测试，也就是说，将模块在柔性连接技术 和数据标签技术相结合的情况下，完成模块间数据透传及对FPGA内部的任意功能模块的 测试。该实现过程，在不额外占用芯片内部资源和内部存储器，不改变内部信号原有时序前 提下，能够对FPGA内部各功能模块进行灵活的测试。在本发明实施例中，模块间数据的透传技术是指原本数据要经过某一模块的处理 后再传输至下一模块，现在采取一定的控制技术使数据透过某一模块不加处理传输至下一 模块。 数据标签是指在原本连续的数据段之间附加一段额外数据段，以指示本段数据的属性。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 实施例进行详细描述。请参阅图1，其为本发明提供的一种控制数据透传的方法的流程图，该方法用于控 制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模块输出数据的透传，所述方法包 括步骤步骤101 设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式；该步骤 为可选方式，在设置后，后续可以直接使用。一种方式为为每个模块的输入接口上设置解码标签，输出接口设置编码标签，并 按照设定的柔性标签连接的格式输出数据。其中，在原FPGA内部的各功能模块间增加柔性 标签连接的结构图如图2所示。本实施例中，FPGA内的功能模块以3个模块为例，即模块 1。模块2和模块3。由图2可知，各功能模块输出方向设置编码功能，从而能够统一按照设定的柔性 标签格式输出数据；各功能的模块输入接口设置解码功能，能够解码设定的柔性标签数据 格式。步骤102 为所述各个模块生成对应的数据标签；也就是说，按照统一的规则，为 所述各个模块生成对应的数据标签。其中，所述数据标签可以是一个若干比特的数据标签， 可以包括帧有效标识、透传处理标识和话路字段号，还可以包括保留字段等。一种生成对应的数据标签的实施例为，可以由所述可编程逻辑器件FPGA内部的 控制单元为各个模块生成对应的数据标签；另一种生成对应的数据标签的实施例为可以由所述可编程逻辑器件FPGA外部 的计算机为各个模块生成对应的数据标签。当然，也可以由操作人员为各个模块生成对应的数据标签，但并不限于此。步骤103 将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；比如，所述数据标签为一个若干比特的数据标签，可以与若干数据封装一起，封装过程可以在外部进行，也可以通过FPGA内部的控制单元在内部进行。假设，原输入FPGA内部的数据⑶为D1、D2、D3........Dn.......，封装数据标
签(F)后为F1、Dl、D2、.......Di、F2、Di+1、Di+2、.......Dj、F3、Dj+1、Dj+2、.......
Dk........当并不限于此。步骤104 通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所述各 个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。通过改变各个模块输出数据所携带的数据标签内容，可灵活控制FPGA内部各模 块的输出数据的方向，实现FPGA内部模块的柔性连接；比如，设置标签(F)长度为3比特， 第一比特对应模块1，第二比特对应模块2，第三比特对应模块3，相应的比特位置位表示此 模块正常处理数据，清零表示此模块透传数据。假设Fl内容为‘111’，表示模块1、模块2、 模块3依次正常处理数据；假设F2内容为‘010’，表示模块1、模块3透传数据，模块2正常 处理数据；假设F3内容为‘011’，表示模块1透传数据，模块2、模块3正常处理数据；如此 通过设置数据标签(F)内容，即可完成模块间柔性连接。优选的，所述方法还可以包括当需要对每个模块的输出数据进行测试时，生成透 传该模块输出数据的标签内容，并控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以 使该模块的输出数据至FPGA测试接口，便于测试。也就是说，当需要对FPGA内部的某个模块进行测试时，只需设置其相应的数据标 签(这属于测试数据生成，可以按照标签格式由外部计算机软件控制改写或者由人手工改 写，或者由内部控制模块完成。)使得该模块输出数据直接送至FPGA测试接口，从而在不额 外占用FPGA内部资源的前提下，实现方便快捷的测试。如图2所示，假设F2内容为‘010’， 表示模块1、模块3透传数据，模块2正常处理数据，即可实现数据直接透传至模块2，然后 直接透传输出，如此可以方便地直接测试模块2。还请参阅图3，为本发明实施例提供的一种柔性标签连接方法的流程图，应用于现 场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模块间的连接，所述方法包括步骤301 接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标签的数据；步骤302 对所述数据进行解封装，并对解封装后的数据进行相应处理；步骤303 接收到改变所述模块输出数据流向的标签内容；步骤304 将所述标签内容添加到所述处理后输出数据的数据标签中；步骤305 按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加标签内容后的输出数据进 行封装，并将封装后的数据输出到所述标签内容指向的模块。其中，所述按照设定的柔性标签的接口方式为按照FPGA输出至外部的数据格式 设定FPGA内部各个模块间的柔性标签连接的接口方式。优选的，所述方法还可以包括控制所述各个模块间的数据输出方式为先进先出 的输出方式。本发明实施例提供了一种控制数据透传的方法及柔性标签连接方法，可以实现现 场可编程逻辑器FPGA内部模块的输出数据的透传，以及对各个模块输出数据的各个状态 进行测试。该方法在不额外占用芯片内部资源和内部存储器，不改变内部信号原有时序前 提下，能够对FPGA内部各功能模块进行透传、测试。也就是说，本发明实施例是通过模块间 数据透传技术，完成模块的柔性连接，并结合标签技术，达到对FPGA内部功能模块的灵活、高效测试。基于上述方法的实现过程，，本发明实施例提供的一种控制数据透传的装置，其结 构示意图详见图4，该装置用于控制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模 块输出数据的透传，包括设置单元41，数据标签生成单元42，封装单元43和控制单元44， 其中，所述设置单元41，用于设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方 式；在各个模块间的接口方式设置后，后续直接使用。所述数据标签生成单元42，用于为各 个模块生成对应的数据标签；所述封装单元43，用于将输入到FPGA内部的数据与所述数据 标签封装在一起；所述控制单元44，用于通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签 的内容，控制所述各个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。优选的，所述装置还可以包括标签内容生成单元，用于在需要对所述各个模块中 的一个模块的输出数据进行测试时，生成透传该模块输出数据的标签内容；所述控制单元， 还用于控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以使该模块的输出数据至FPGA 测试接口，便于测试。还请参阅图5，为本发明实施例提供的一种柔性标签连接装置的结构示意图，所述 装置应用于现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模块间的连接，包括第一 接收单元51，解封装单元52，处理单元53，第二接收单元M，添加单元55，封装单元56和发 送单元57，其中，所述第一接收单元51，用于接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标 签的数据；所述解封装单元52，用于对所述数据进行解封装；所述处理单元53，用于对所述 解封装单元解封装后的数据进行相应处理；所述第二接收单元M，用于接收到改变所述模 块输出数据流向的标签内容；所述添加单元阳，用于将所述标签内容添加到所述处理后输 出数据的数据标签中；所述封装单元56，用于按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加 标签内容后的输出数据进行封装；所述发送单元57，用于将所述封装单元封装后的数据输 出到所述标签内容指向的模块。优选的，所述装置还可以包括先进先出模块，用于所述各个模块之间的连接，并 按照先进先出的顺序缓存各个模块处理的数据。本发明实施例中，先根据FPGA输出至外部的数据格式确定FPGA内部各子模块间 的柔性标签连接的接口方式，然后对送入FPGA内部的数据，按照所述接口方式进行封装， 数据进入到FPGA内部的模块后，按照各模块对数据的要求进行解封，在内部模块处理结束 后，控制模块生成相应的数据标签的内容，并控制对应的模块添加该数据标签的内容，再按 照所述接口方式对添加数据标签内容的数据进行封装，根据标签内容的不同送至相应的模 块，完成不同的功能。进一步，在对FPGA内部的各模块的状态进行测试时，根据测试需求，通过设置各 模块的数据标签(可以通过软件或硬件来实现等)，以控制需要测试的模块的数据输出至 FPGA的测试接口，进行测试。为了便于本领域技术人员的理解，下面以结合语音(即说话人)识别算法的FPGA 设计实例来说明。在说话人识别算法运算过程中，语音数据帧进入FPGA内部后，经过预处理、功率谱运算、mel滤波器、对数运算及离散余弦变换等五个模块处理后输出结果，其功能框图见 附图6。离散余弦变换输出结果的格式是l*32Bit话路标签+12*32Bit MFCC参数数据， FPGA内部各功能模块之间的标准接口以32位总线的形式进行传输。为了在模块内部处理 数据时缓存数据，可在各功能模块之间添加相应的FIFO。添加FIFO后的FPGA内部结构见 附图7。对送入说话人识别FPGA内部的话音数据，首先根据该路话音所分配的话路号，及 划分出的帧的序号，由控制模块为其产生一个32位比特的数据标签，也可以生成其他位的 数据标签，本实施例是以32位为例。其数据标签的结构如表1所示。表 权利要求
1.一种控制数据透传的方法，用于控制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理 的各个模块输出数据的透传，其特征在于，设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连 接的接口方式；所述方法为各个模块生成对应的数据标签； 将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所述各个模块输出数据 的方向，完成模块间输出数据的透传。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为各个模块生成对应的数据标签包括所述可编程逻辑器件FPGA内的控制单元为各个模块生成对应的数据标签；或者 所述可编程逻辑器件FPGA外的计算机为各个模块生成对应的数据标签。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据标签包括帧有效标识、透传处 理标识和话路字段号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置所述各个模块间的接口方式为 柔性标签连接的接口方式具体包括为每个模块的输入接口设置解码标签，输出接口设置编码标签，并按照设定的柔性标 签的格式输出数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当需要对每个模块的输出数据进行测试时，生成透传该模块输出数据的标签内容，并 控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以使该模块的输出数据至FPGA测试 接口，便于测试。
6.一种柔性标签连接方法，应用于现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各 个模块间的连接，其特征在于，包括接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标签的数据； 对所述数据进行解封装，并对解封装后的数据进行相应处理； 接收到改变所述模块输出数据流向的标签内容； 将所述标签内容添加到所述处理后输出数据的数据标签中；按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加标签内容后的输出数据进行封装，并将封 装后的数据输出到所述标签内容指向的模块。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照设定的柔性标签的接口方式为 按照FPGA输出至外部的数据格式设定FPGA内部各个模块间的柔性标签连接的接口方式。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括控制所述各个模块 间的数据输出方式为先进先出的输出方式。
9.一种控制数据透传的装置，用于控制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理 的各个模块输出数据的透传，其特征在于，包括设置单元，用于设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式； 数据标签生成单元，用于为各个模块生成对应的数据标签； 封装单元，用于将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；控制单元，用于通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所述各 个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括标签内容生成单元，用于在需要对所述各个模块中的一个模块的输出数据进行测试 时，生成透传该模块输出数据的标签内容；所述控制单元，还用于控制该模块在处理后的输出上添加所述标签的内容，以使该模 块的输出数据至FPGA测试接口，便于测试。
11.一种柔性标签连接装置，应用于现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各 个模块间的连接，其特征在于，包括第一接收单元，用于接收输入到FPGA内部的数据，所述数据为封装数据标签的数据；解封装单元，用于对所述数据进行解封装；处理单元，用于对所述解封装单元解封装后的数据进行相应处理；第二接收单元，用于接收到改变所述模块输出数据流向的标签内容；添加单元，用于将所述标签内容添加到所述处理后输出数据的数据标签中；封装单元，用于按照设定的柔性标签的接口方式对所述添加标签内容后的输出数据进 行封装；发送单元，用于将所述封装单元封装后的数据输出到所述标签内容指向的模块。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括先进先出模块，用于所述各个模块之间的连接，并按照先进先出的顺序缓存各个模块 处理的数据。
全文摘要
本发明实施例公开了一种控制数据透传的方法、柔性标签连接方法及其装置，用于控制现场可编程逻辑器件FPGA内部用于数据处理的各个模块输出数据的透传，设置所述各个模块间的接口方式为柔性标签连接的接口方式；所述方法为各个模块生成对应的数据标签；将输入到FPGA内部的数据与所述数据标签封装在一起；通过改变各个模块输出数据时携带所述数据标签的内容，控制所述各个模块输出数据的方向，完成模块间输出数据的透传。以解决在不额外占用芯片内部资源和内部存储器，以及不改变内部信号原有时序前的情况下，完成FPGA内部各模块间输出数据的透传的技术问题。
文档编号G01R31/3177GK102147447SQ20101060756
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者刘冰洋, 吕平, 宋克, 张兴明, 张效军, 韩国栋 申请人:中国人民解放军信息工程大学