12、基于FPGA多处理器片上系统与电源管理的W - CDMA小区搜索实现

基于FPGA多处理器片上系统与电源管理的W - CDMA小区搜索实现

1. 引言

嵌入式应用，如软件定义无线电（SDR），在低成本和低功耗的约束下，对处理能力的要求越来越高。传统的标准DSP核心已无法满足大多数高要求嵌入式应用的处理需求，因此过去几年里，文献中提出了许多基于特定硬件平台的专用解决方案。

新一代FPGA电路性能的提升以及低功耗策略，使得在这些设备上实现复杂的片上系统（SoC）成为可能，其中一些专门用于SDR应用。这里介绍一款名为Coffee Machine的中等规模、通用、同质的多处理器可编程片上系统（MPSoPC）。该平台基于9个Coffee RISC处理器，并采用了分层的片上网络（NoC）进行处理器间通信。它运行WCDMA中的目标小区搜索算法，WCDMA是第三代（3G）移动通信系统广泛采用的空中接口。

2. 具有动态电源管理的MPSoC平台

Coffee Machine源自坦佩雷工业大学开发的Silicon Cafe模板架构，由九个围绕Coffee RISC处理器核心构建的计算集群（CC）组成。CC之间的事务通过网状网络进行，该网络直接接入本地交换通信基础设施。

• 系统架构 ：九个CC可实现目标应用的高效并行化。操作通过集中式任务分配和数据流管理进行分层执行。管理功能映射到中央CC（图中的CC4），使其成为系统主节点。主CC直接连接到片外外设和主内存，其余八个CC作为从节点用于并行处理。主CC在网络拓扑中的中心位置确保了从节点之间通信延迟的平衡，任何从节点与主节点之间的最大跳数为2。
• 计算集群结构 ：每个CC