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随着FPGA系统、高性能嵌入式计算的不断发展，传统以单片处理器为核心的嵌入式系统难以满足当前高性能的应用。与此同时，在高清视频处理、4G移动通信、航天探测等高科技领域，不仅要求系统能够满足大数据量的处理、高速数据通信等高性能的需求，而且还要具备低功耗、易升级、设计灵活等优点，这为FPGA系统的设计提出了巨大的挑战，促进了基于多处理器的高性能嵌入式系统的广阔发展。论文通过研究多FPGA高性能嵌入式计算的现状和多FPGA高性能系统设计的关键技术，基于Spartan-6系列FPGA设计了一种多FPGA的嵌入式系统，为高性能嵌入式计算提供硬件平台。针对高性能嵌入式计算的功能和性能需求，论文首先研究了多FPGA之间的拓扑互连结构和高效的通信方式，提出了一种基于4片FPGA的多处理器并行系统的体系结构，并以一种网络型的拓扑结构和分布式传递的通信方式实现了硬件平台的总体设计。然后，在总体结构的基础上，论文详细阐述了多FPGA硬件平台的具体设计与实现。结合性能、资源、功耗等因素，先进行主要元器件的比较和选型，再根据所选芯片与需求，设计平台各模块的接口电路和硬件电路，并着重讨论了FPGA之间的高速数据传输技术与接口、多FPGA的配置模式、系统外部存储器的设计、平台的电源管理解决方案和多FPGA的时钟同步设计。由于论文设计的多FPGA系统属于高速数字电路，在系统PCB设计时需要遵循高速PCB的设计规则，所以，在多FPGA硬件平台设计的最后，主要从高速PCB的层叠结构和阻抗设计、系统PCB的布局、系统PCB布线等方面，介绍了系统的高速PCB设计及其信号完整性的相关内容，给出了多FPGA高性能嵌入式计算硬件平台的PCB设计结果。论文的最后，以基于多FPGA的电网录波系统为例，介绍了多FPGA高性能嵌入式计算硬件平台的应用，并从硬件总体结构设计、系统I/O接口设计、系统相关IP核设计以及系统软件等方面，详细阐述了电网录波系统在多FPGA计算平台上的软硬件设计方案。