1 引 言
电子产品的多样性，小批量和周期性短是21世纪制造业的鲜明特征，对设计工作提出了更新更高的要求。如何在产品改进或开发新产品时减少重设计和修改设计的工作量，缩短设计周期、提高产品可靠性是制造行业面临的重要课题。电子系统的柔性设计是采用电路结构重置技术，将多个针对不同功能要求设计好的配置文件分别存放在不同的地址空间，根据不同的外部命令，使所需的配置文件在线下载到具有重置功能的电子器件(如FPGA)中，以时分复用的形式分别完成各个功能。这种设计方式可以极大地提高电路系统的硬件功能灵活性。同一电路系统在没有发生任何外在结构上的改变时，通过来自外部不同的命令信号，电路系统的结构和功能将在瞬
在电子设计自动化（EDA）和可编程逻辑器件（PLD）领域，基于FPGA的电子系统柔性设计是一种创新方法，旨在应对21世纪制造业中电子产品多样性、小批量生产和快速迭代的需求。这种设计策略通过电路结构重置技术，利用可编程逻辑器件如FPGA的灵活性，实现了硬件功能的动态配置。
现场可编程门阵列（FPGA）是一种可重新配置的集成电路，允许设计者在不改变物理布局的情况下调整其内部逻辑结构。FPGA的这一特性使其成为电子系统柔性设计的理想选择。设计者可以预先为不同的功能需求设计多个配置文件，并将它们存储在独立的地址空间中。根据外部命令，选择相应的配置文件通过在线下载加载到FPGA，从而在时分复用的基础上执行各自的任务。这种方式提高了系统的适应性和功能多样性，减少了重设计的工作量，缩短了设计周期，同时增强了系统可靠性。
在具体的应用实例中，例如设计一个电子系统，要求它在不改变硬件结构的前提下，能够测量并显示温度、电动自行车速度和心率，同时还具备扩展功能。这样的系统可以通过FPGA实现，使用FPGA的部分硬件电路设计包括选择适合的FPGA器件（如Altera公司的FLEX-EPF10K10LC84-4），并配置适当的模式（如PPA并行配置模式）以确保快速高效的配置。在PPA模式下，需要注意配置信号的正确连接，如nCS、nRS、nCE、DATA[7..0]、nWS等，以及nSTATUS和CONF DONE引脚的上拉电阻。
配置电路硬件设计通常涉及到微控制器，如AT89C52，它负责控制FPGA的配置过程。配置文件存储在外部的EPROM（如27C128）中，通过功能选择键（如K1和K2）切换不同的功能。当选择不同的按键组合时，微控制器读取相应的配置文件并加载到FPGA，从而改变电路系统的功能，实现温度、速度或心率的测量。
通过这种方式，电子系统可以灵活地适应各种应用场景，而无需更改硬件。这种方法不仅降低了成本，还使得系统能够快速响应市场需求变化，提高了产品的竞争力。在实际工程中，FPGA的使用使得设计者能够在设计流程中实现更多的创新，优化系统性能，并实现更高的定制化水平。因此，基于FPGA的电子系统柔性设计对于现代电子制造行业具有重要的实践价值。
