傳統(tǒng)的嵌入式產(chǎn)品只能實(shí)現(xiàn)某種特定的功能，不能滿足用戶可變的豐富多彩的應(yīng)用需
求。為解決這個(gè)問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種使用Java 作為軟件平臺(tái)的基于FPGA 的可編程嵌入式系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)多種本地應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的支持。
關(guān)鍵詞：ASIC, FPGA，HW method，Java
傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是找到一種優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)來(lái)完成單一的，特定的功
能。對(duì)這樣的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，ASIC 和核心處理器是作為特別的構(gòu)件模塊加以考慮的：設(shè)計(jì)者根據(jù)應(yīng)用的要求選擇適當(dāng)?shù)腁SIC，根據(jù)給定的性能要求比如處理器主頻，系統(tǒng)穩(wěn)定性，以及對(duì)功耗的要求等選用適當(dāng)?shù)奶幚砥鲀?nèi)核。
然而，在當(dāng)今移動(dòng)通信已經(jīng)進(jìn)入每個(gè)人的生活的今天，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)比如PDA 等已
經(jīng)不同于傳統(tǒng)意義上的嵌入式系統(tǒng)了，它們有自己的獨(dú)特特點(diǎn)。客觀需要要求它們能夠支持多種應(yīng)用功能如網(wǎng)頁(yè)瀏覽，播放音頻/視頻文件，以及進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信等。
這樣看來(lái)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路因?yàn)橹幻嫦騿我坏膽?yīng)用，無(wú)法滿足多應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的需求。
而解決這一問(wèn)題的良好途徑便是向嵌入式系統(tǒng)引入可編程能力，以使得系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的不同要求實(shí)現(xiàn)對(duì)不同應(yīng)用的支持。
為了向系統(tǒng)中引入可編程能力，我們考慮在系統(tǒng)中嵌入FPGA，因?yàn)镕PGA 具有下列特點(diǎn)，使得它成為我們的首選：
1.現(xiàn)在的FPGA 的處理能力和邏輯容量已經(jīng)接近于專用ASIC，功耗也比較低，能夠滿足
我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求；
2.由于FPGA 具有的可重編程能力，使用了FPGA 的嵌入式系統(tǒng)能夠滿足各種不同的應(yīng)用
要求；
從嵌入式系統(tǒng)管理的角度來(lái)說(shuō)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的支持也是很有必要的，也是很有特色的一
個(gè)應(yīng)用，因?yàn)樗沟脧倪h(yuǎn)端服務(wù)器下載新的應(yīng)用程序并在本地運(yùn)行成為可能。為實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)功能的支持，我們采用Java 作為軟件平臺(tái)。因?yàn)镴ava 運(yùn)行在Java 虛擬機(jī)之上，它能夠下載并執(zhí)行新的應(yīng)用程序代碼，并且無(wú)需在下載后重新啟動(dòng)系統(tǒng)。
綜上所述，這個(gè)新的嵌入式系統(tǒng)是基于Java 的，有一個(gè)FPGA 和標(biāo)準(zhǔn)處理器相連。我們
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載Java 代碼和可以對(duì)FPGA 進(jìn)行編程的比特流。該系統(tǒng)也支持對(duì)FPGA 的動(dòng)態(tài)重新配置。為了實(shí)現(xiàn)硬件（FPGA）和軟件（Java 應(yīng)用程序代碼）之間的通信，又定義了一組本地API，以使得從Java 應(yīng)用層能夠訪問(wèn)到底層的硬件。為了調(diào)用這些本地API，采用了Java 本地接口（JNI）。在本文中，將一些Java 函數(shù)（Java method）用FPGA 可編程硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱之為硬件方法（HW method）。