傳統(tǒng)的嵌入式產品只能實現(xiàn)某種特定的功能，不能滿足用戶可變的豐富多彩的應用需
求。為解決這個問題，本文設計并實現(xiàn)了一種使用Java 作為軟件平臺的基于FPGA 的可編程嵌入式系統(tǒng)，以實現(xiàn)系統(tǒng)對多種本地應用和網絡的支持。
關鍵詞：ASIC, FPGA，HW method，Java
傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計的主要目標是找到一種優(yōu)化的體系結構來完成單一的，特定的功
能。對這樣的系統(tǒng)來說，ASIC 和核心處理器是作為特別的構件模塊加以考慮的：設計者根據應用的要求選擇適當?shù)腁SIC，根據給定的性能要求比如處理器主頻，系統(tǒng)穩(wěn)定性，以及對功耗的要求等選用適當?shù)奶幚砥鲀群恕?BR>然而，在當今移動通信已經進入每個人的生活的今天，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)比如PDA 等已
經不同于傳統(tǒng)意義上的嵌入式系統(tǒng)了，它們有自己的獨特特點。客觀需要要求它們能夠支持多種應用功能如網頁瀏覽，播放音頻/視頻文件，以及進行無線網絡通信等。
這樣看來，傳統(tǒng)的設計思路因為只面向單一的應用，無法滿足多應用嵌入式系統(tǒng)的需求。
而解決這一問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)能夠根據用戶的不同要求實現(xiàn)對不同應用的支持。
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，因為FPGA 具有下列特點，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接近于專用ASIC，功耗也比較低，能夠滿足
我們系統(tǒng)設計的要求；
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用
要求；
從嵌入式系統(tǒng)管理的角度來說，對網絡通信的支持也是很有必要的，也是很有特色的一
個應用，因為它使得從遠端服務器下載新的應用程序并在本地運行成為可能。為實現(xiàn)對這個功能的支持，我們采用Java 作為軟件平臺。因為Java 運行在Java 虛擬機之上，它能夠下載并執(zhí)行新的應用程序代碼，并且無需在下載后重新啟動系統(tǒng)。
綜上所述，這個新的嵌入式系統(tǒng)是基于Java 的，有一個FPGA 和標準處理器相連。我們
通過網絡下載Java 代碼和可以對FPGA 進行編程的比特流。該系統(tǒng)也支持對FPGA 的動態(tài)重新配置。為了實現(xiàn)硬件（FPGA）和軟件（Java 應用程序代碼）之間的通信，又定義了一組本地API，以使得從Java 應用層能夠訪問到底層的硬件。為了調用這些本地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 可編程硬件來實現(xiàn)，稱之為硬件方法（HW method）。