CN115913795A - 一种基于多fpga原型验证混合云平台的加密方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法和系统，包括用户通过私有云平台进行设计分割和调试信号选定等操作，输出多个FPGA位流文件；用户根据需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源；将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据导入多FPGA验证公有云平台；多FPGA验证公有云平台按照用户提交的配置资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片；多FPGA验证公有云平台接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，调试查看波形数据。可以满足用户对设计源文件进行保密的要求。
Description
技术领域
本发明属于电子设计自动化技术领域，特别是涉及一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法和系统。
背景技术
目前，针对大规模硬件设计的全局验证，往往采用多个高性能FPGA（现场可编程门阵列）协同共同完成验证。通过多FPGA验证云平台提供远程验证服务，可以降低原型验证平台建设成本，缩短验证时间，提升研发效率。但采用远程云平台进行FPGA原型验证存在一些问题和缺点。一是云平台一般会要求用户将设计源文件上传到云端进行编译综合以及优化硬件实现，一些用户对源文件外传有着严格的规定，即使采用加密技术也会禁止外传。二是云平台会基于设计源文件进行设计分割、调试信号选定，客观上又会要求用户提供源文件或等价物。公共云的使用与设计保密要求产生冲突。
因此，亟需提供一种能满足敏感用户的保密需求的验证方案。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法和系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法，方法包括以下步骤：
S100：用户通过私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；
S200：用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；
S300：将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入多FPGA验证公有云平台；
S400：多FPGA验证公有云平台按照用户提交的配置资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片，待FPGA芯片和外部设备就绪后通知用户进行仿真和调试；
S500：多FPGA验证公有云平台接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
优选地，S100之前还包括：
部署一套多FPGA原型验证云平台，并利用若干台服务器在用户内部网络搭建私有云平台。
优选地，S100包括：
S110：用户通过私有云平台指定原始设计的顶部模块，并将预设的设计源文件添加到文件列表中，私有云平台接收用户的综合启动指令对文件列表启动逻辑综合过程得到综合结果；
S120：用户从综合结果中得到实例和信号树，并通过私有云平台选择调试信号；
S130：用户按照电路设计模块之间的逻辑关系以及预期的可用FPGA资源，通过私有云平台对电路设计进行分割和端口映射，得到划分和映射结果；
S140：私有云平台根据调试信号、划分和映射结果生成新的顶部模块，在新的顶部模块中插入调试模块和时钟复位模块，修改预设的设计源文件，将涉及的调试信号逐级连接到新的顶部模块的实例，调用综合工具输出多个FPGA位流文件。
优选地，S200包括：
S210：用户根据硬件设计评估验证资源需求和预设的项目预算，在多FPGA验证公有云平台选择FPGA芯片型号和相应板卡及数量；
S220：用户根据预设的验证需求，设置外部设备类型和数量。
优选地，外部设备类型包括硬盘、存储卡、视频采集设备。
优选地，S300还包括：
将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据打包、导出并保存到预设的专用设备。
优选地，S500还包括：当多FPGA验证公有云平台接收到用户的强制触发指令时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
优选地，调试查看波形数据包括：
读取原始采样数据，提取跳变信息，按信号位存储跳变信息，生成跳变信息的索引数据；
按照信号和时间范围查询波形数据，生成预设格式的调试报告并导出。
一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密系统，包括私有云平台和多FPGA验证公有云平台，
用户通过私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；私有云平台将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入多FPGA验证公有云平台；
用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；多FPGA验证公有云平台用于按照用户提交的资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片；以及接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
优选地，私有云平台包括第一应用集群、连接第一应用集群的存储集群和导出计算机，多FPGA验证公有云包括第二应用集群、连接第二应用集群的FPGA集群和应用程序编程接口网关。
上述一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法，将基于云平台的原型验证过程切分成两个大的步骤，第一步设计分割和调试信号选定，涉及客户核心设计源文件，在客户本地完成；第二步硬件仿真和信号调试，不涉及核心知识产权，在公共云平台进行。有效保护客户设计源文件等敏感数据，消除客户对使用云平台可能造成核心知识产权损失的顾虑。
附图说明
图1为本发明一实施例中提供的一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法的流程图；
图2为本发明一实施例中提供的一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
在一个实施例中，如图1所示，一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法，方法包括以下步骤：
S100：用户通过私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；
S200：用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；
S300：将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入多FPGA验证公有云平台；
S400：多FPGA验证公有云平台按照用户提交的配置资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片，待FPGA芯片和外部设备就绪后通知用户进行仿真和调试；
S500：多FPGA验证公有云平台接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
为满足敏感用户的保密需求，本发明采用混合云的技术方案来完成验证，即在用户内部搭建私有云，用于分割和调试信号设置以及综合实现；然后将生成好的位流文件上传至FPGA云平台，运行硬件仿真和调试。可以满足用户在FPGA原型验证云平台场景下对设计源文件进行保密的要求。
在一个实施例中，S100之前还包括：
部署一套多FPGA原型验证云平台，并利用若干台服务器在用户内部网络搭建私有云平台。
具体地，在用户内部网络搭建私有云环境（包括若干台高性能服务器），部署一套多FPGA原型验证云平台（也可以利用用户现有的基础设施，将现有的服务器和工作站接入平台，组成私有云平台）。
在一个实施例中，S100包括：
S110：用户通过私有云平台指定原始设计的顶部模块，并将预设的设计源文件添加到文件列表中，私有云平台接收用户的综合启动指令对文件列表启动逻辑综合过程得到综合结果；
S120：用户从综合结果中得到实例和信号树，并通过私有云平台选择调试信号；
S130：用户按照电路设计模块之间的逻辑关系以及预期的可用FPGA资源，通过私有云平台对电路设计进行分割和端口映射，得到划分和映射结果；
S140：私有云平台根据调试信号、划分和映射结果生成新的顶部模块，在新的顶部模块中插入调试模块和时钟复位模块，修改预设的设计源文件，将涉及的调试信号逐级连接到新的顶部模块的实例，调用综合工具输出多个FPGA位流文件。
具体地，调试信号包括采样信号和触发信号。
在一个实施例中，S200包括：
S210：用户根据硬件设计评估验证资源需求和预设的项目预算，在多FPGA验证公有云平台选择FPGA芯片型号和相应板卡及数量；
S220：用户根据预设的验证需求，设置外部设备类型和数量。
具体地，FPGA芯片型号如Xilinx Virtex UltraScale+ VU19P，相应板卡如单芯片或四芯片。进一步地，外部设备类型包括硬盘、存储卡、视频采集设备。
在一个实施例中，S300还包括：
将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据打包、导出并保存到预设的专用设备。
具体地，通过以上操作，用户设计源文件等敏感信息不会泄露到外部。
在一个实施例中，S500还包括：当多FPGA验证公有云平台接收到用户的强制触发指令时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
在一个实施例中，调试查看波形数据包括：
读取原始采样数据，提取跳变信息，按信号位存储跳变信息，生成跳变信息的索引数据；
按照信号和时间范围查询波形数据，生成预设格式的调试报告并导出。
在一个详细的实施例中，工作过程如下：
步骤1：在用户内部网络搭建私有云环境（包括若干台高性能服务器），部署一套多FPGA原型验证云平台（也可以利用用户现有的基础设施，将现有的服务器和工作站接入平台，组成私有云平台）。
步骤2：用户在内部私有云平台中完成设计分割、调试信号（包括采样信号和触发信号）选定，然后执行编译综合以及硬件实现等操作，输出多个FPGA位流文件。
步骤2.1：用户指定原始设计的top（顶部）模块，并将所有相关的设计源文件添加到文件列表中，然后点击“综合”按钮，启动逻辑综合过程；
步骤2.2：用户从综合结果中得到实例和信号树，从中选择调试信号（包括采样信号和触发信号）；
步骤2.3：用户按照电路设计模块之间的逻辑关系以及预期的可用FPGA资源，对设计进行分割和端口映射；
步骤2.4：云平台根据用户选择的调试信号（包括采样信号和触发信号）、划分和映射结果生成新的Top（顶部）模块，在该Top模块中插入调试模块和时钟复位模块，同时修改用户设计源文件，将涉及的调试信号逐级连接到该Top模块实例；
步骤3：用户根据其硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择合适的FPGA芯片规格、数量以及相关外设。
步骤3.1：用户综合考虑验证资源需求和项目预算后，选择FPGA芯片型号（如Xilinx Virtex UltraScale+ VU19P）和相应板卡（单芯片或四芯片）及数量；
步骤3.2：用户根据验证需求，设置外设类型（如硬盘、存储卡、视频采集设备等）和数量。
进一步地，如果用户对其设计所需验证资源非常清楚，则可以交换步骤2和3的顺序。
步骤4：将FPGA位流文件以及调试设置数据打包、导出并保存到指定的专用设备。从步骤2到4的三个过程中，用户设计源文件等敏感信息不会泄露到外部。
步骤5：用户将FPGA位流文件以及调试设置数据通过API（应用程序编程接口）网关导入FPGA公共云平台。
步骤6：公共云平台按照用户提交的资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和设备资源，并将用户位流文件分别加载到指定的FPGA芯片，待FPGA芯片和设备就绪后通知用户可以进行仿真和调试。
步骤7：用户启动相关的驱动程序和系统/应用程序，开始硬件仿真和信号数据采样。用户可以设定调试信号触发条件以及调试深度等设置。
步骤8：当用户设置的触发条件满足或用户强制触发时，公共云平台在指定时刻同时结束多个FPGA芯片的数据采样进程，并开始波形数据处理。波形数据处理包括读取原始采样数据，提取跳变信息，按信号位存储跳变信息，生成跳变信息的索引数据。生成预设格式的调试报告并可导出。
上述一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法，将基于云平台的原型验证过程切分成两个大的步骤，第一步设计分割和调试信号选定，涉及客户核心设计源文件，在客户本地完成；第二步硬件仿真和信号调试，不涉及核心知识产权，在公共云平台进行。有效保护客户设计源文件等敏感数据，消除客户对使用云平台可能造成核心知识产权损失的顾虑。
在一个实施例中，一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密系统，包括私有云平台和多FPGA验证公有云平台，
用户通过私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；私有云平台将FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入多FPGA验证公有云平台；
用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；多FPGA验证公有云平台用于按照用户提交的资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片；以及接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
在一个实施例中，私有云平台包括第一应用集群、连接第一应用集群的存储集群和导出计算机，多FPGA验证公有云包括第二应用集群、连接第二应用集群的FPGA集群和应用程序编程接口网关。
对一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密系统的详细细化参照上述对一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法的细化，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100：用户通过私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；
S200：用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，所述配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；
S300：将所述FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入所述多FPGA验证公有云平台；
S400：所述多FPGA验证公有云平台按照用户提交的配置资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将所述FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片，待所述FPGA芯片和外部设备就绪后通知用户进行仿真和调试；
S500：所述多FPGA验证公有云平台接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S100之前还包括：
部署一套多FPGA原型验证云平台，并利用若干台服务器在用户内部网络搭建私有云平台。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S100包括：
S110：用户通过所述私有云平台指定原始设计的顶部模块，并将预设的设计源文件添加到文件列表中，所述私有云平台接收用户的综合启动指令对所述文件列表启动逻辑综合过程得到综合结果；
S120：用户从所述综合结果中得到实例和信号树，并通过所述私有云平台选择调试信号；
S130：用户按照电路设计模块之间的逻辑关系以及预期的可用FPGA资源，通过所述私有云平台对电路设计进行分割和端口映射，得到划分和映射结果；
S140：所述私有云平台根据所述调试信号、所述划分和映射结果生成新的顶部模块，在所述新的顶部模块中插入调试模块和时钟复位模块，修改所述预设的设计源文件，将涉及的调试信号逐级连接到所述新的顶部模块的实例，调用综合工具输出多个FPGA位流文件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S200包括：
S210：用户根据硬件设计评估验证资源需求和预设的项目预算，在多FPGA验证公有云平台选择FPGA芯片型号和相应板卡及数量；
S220：用户根据预设的验证需求，设置外部设备类型和数量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述外部设备类型包括硬盘、存储卡、视频采集设备。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S300还包括：
将所述FPGA位流文件以及预设的调试设置数据打包、导出并保存到预设的专用设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S500还包括：当所述多FPGA验证公有云平台接收到用户的强制触发指令时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调试查看波形数据包括：
读取原始采样数据，提取跳变信息，按信号位存储所述跳变信息，生成跳变信息的索引数据；
按照信号和时间范围查询波形数据，生成预设格式的调试报告并导出。
9.一种基于多FPGA原型验证混合云平台的加密系统，其特征在于，包括私有云平台和多FPGA验证公有云平台，
用户通过所述私有云平台进行设计分割、调试信号选定、执行编译综合以及硬件实现操作，输出多个FPGA位流文件；所述私有云平台将所述FPGA位流文件以及预设的调试设置数据通过应用程序编程接口网关导入所述多FPGA验证公有云平台；
用户根据硬件设计评估验证资源需求，结合预设的项目预算和验证需求在所述多FPGA验证公有云平台选择对应的配置资源，其中，所述配置资源包括FPGA芯片规格、数量以及外部设备资源；所述多FPGA验证公有云平台用于按照用户提交的资源使用申请，从FPGA验证资源池中分配FPGA芯片和外部设备资源，并将所述FPGA位流文件分别加载到指定的FPGA芯片；以及接收用户的仿真指令开始硬件仿真和信号数据采集，当满足预设的调试信号触发条件时，在指定时刻结束多个FPGA芯片的数据采样进程，调试查看波形数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述私有云平台包括第一应用集群、连接所述第一应用集群的存储集群和导出计算机，所述多FPGA验证公有云包括第二应用集群、连接所述第二应用集群的FPGA集群和应用程序编程接口网关。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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