基于microblaze系统的ad数据采样与实现

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1、基于Microblaze系统的A/D数据采样与实现近年来，嵌入式技术发展迅速，嵌入式应用已经深入到金融、航空航天、电信、网络、工业控制、信息家电等各个领域。嵌入式系统已经无所不在，与人们的日常生活息息相关。    嵌入式系统以微处理器为核心，以计算机技术为基础，其主要特征是实时性强。针对嵌入式处理器的应用，Xilinx公司推出了IBMPowerPC405和MicroBlaze两种32位的嵌入式处理器内核，IBMPowerPC405是嵌入在现场可编程门阵列(filedprogrammablegatearray，FPGA)中的硬核

2、处理器，而MicroBlaze是采用哈佛(Harvard)总线结构的软核处理器，可在可编程器件中进行配置，具有更好的灵活性，适合复杂嵌入式系统的开发。      1MicroBlaze23软内核内部结构      MicroBlaze软内核是一种针对XilinxFPGA器件而优化的功能强火的32位微处理器，适用于所有现产的FPGA器件。MicroBlaze软内核和其它外设IP核一起，可以完成可编程系统芯片(SOPC)的设计。MicroBlaze软内核采用RISC(reducedinstructionsystemcomputer

3、)架构和哈佛(Harvard)结构的32位指令和数据总线，内部有32个通用寄存器R0～R31和2个特殊寄存器程序指针(PC)和处理器状态寄存器(MSR)。MicroBlaze还具有指令和数据缓存，所有的指令长度都是32位，有3个操作数和两种寻址模式，指令功能划分有逻辑运算，算术运算，分支，存储器读／写和特殊指令等，指令执行的流水线是并行流水线，它分为3级流水线：取指，译码和执行。MicroBlaze软内核结构如图1所示。      Microblaze软内核，片上本地存储器，标准总线互连以及基于片上外设总线(OPB)的外围设备

4、构成了MicroBlaze嵌入式系统。      2MicroBlaze嵌入式系统开发流程      在用Xilinx公司生产的FPGA进行嵌入式设计时，Xilinx公司提供嵌入式开发工具EDK，它由XPS(xilinxplatformstudio)，SDK(softwaredevelopmentkit)，creat—importperipheral和XMD(xilinxmicroprocessordebugger)组成。      其中XPS是主设计程序平台，可以实现嵌入式开发的所有步骤环节，其它的软件工具可以在XPS里面直

5、接调用。SDK是软件开发工具，支持C和C++，主要完成软件的设计。creat—importperipheral工具实现用户IP核和CPU的接口设计。XMD主要完成软件调试。      进行硬件设计时，EDK以IPcote的形式，提供诸如LMB、OPB总线接口、外部存储控制器、SDRAM控制器、UART中断控制器、定时器及其他一些外围设备接口等资源，利用这些资源，用户能够轻松构建一个完善的嵌入式处理器系统。进行相应的软件设计时，EDK提供了外设IP驱动程序和大量的函数库，板级支持包(BSP：boardsupportpackage

6、)以及完整的操作系统以帮助用户开发软件平台。      当用户需要定制自己的外设以完成一些特殊功能时，用户可以Xilinx公司提供的ProjectNavigatorISE环境下，用VerilogHDL或者VHDL代码完成用户IPcore的设计，利用XPS中提供的creat—importperipheral工具完成创建和导入用户IPcore。利用EDK现有的IPcore和用户自定义IPcore可以建立一个完善的嵌入式系统。在XPS开发环境下，完整的开发流程如图2所示。      MHS和MSS文件都是由用户根据整个系统的要求通过

7、EDK生成的。其中MHS文件包含了对整个MicroBlaze系统组织的描述(包括处理器、总线、外设等)，用户也可以根据自己的实际情况修改MHS文件(例如opb_gpio的输出宽度)，完善系统设计。硬件平台生成器(PlatGen)产生整个系统的网表，结合约束文件可最终生成可配置文件(.bit)用以下载。MSS文件包含了所有外设的驱动等信息的描述，库生成器(LibGen)通过它产生所需的驱动，用户根据这些驱动文件完成软件调度程序，再由MB2GCC工具对调度程序进行编译生成可执行程序。最后.bit文件和软件程序合成下载到开发板。若程

8、序执行不理想，可以用XMD进行软件调试，找出问题所在，解决问题完成设计。      3AD数据采样与实现      本设计给出了AD数据接收、采样、存储。天线接收到的信号，经过信号斛析，得到了时间信息，产生数字信号，经过30.69MHz中频调制，送入ad_transmit完战