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1、嵌入式系统应用《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第8-2期文章编号:1008-0570(2009)08-2-0022-03基于PicoBlaze的计时系统设计TheTimerSystemDesignwithPicoBlaze1孟宪义2丁承君1(1.河北工业大学;2.天津工业大学)孙雪SUNXueMENGXian-yiDINGCheng-jun摘要:本文基于FPGA的PicoBlaze嵌入式平台,开发了一种利用串口通信,可实时控制的计时器系统。分析了PicoBlaze和串口的结构、原理,提出了计时器的设计方案。基用Virtex-IIPro系列FP
2、GA开发板设计了相应软件。实验结果表明,该计时系统有较高的利用价值。关键词:FPGA;PicoBlaze;串口通信;数字时钟管理中图分类号:TN702文献标识码:AAbstract:ThisarticlebasedontheembeddedplatformofFPGAPicoBlaze,hasdevelopedonekindofreal-timecontroltimersystemusedserialportcorrespondence.IthasanalyzedthestructureandtheprincipleofthePicoBlazeandtheser
3、ialportcorrespondence,proposedtheproposaloftimerdesign.BasedontheVirtex-IIProFPGAboard,designedsoftware.Theexperimentalresultindicated技thatthistimersystemhasthehighvalue.Keywords:FPGA;PicoBlaze;SerialPortCorrespondence;DigitalClockManagement术用于复杂的但对时间要求不太高的系统中,并可以简化设计。前言创PicoBlaze8位微
4、处理器内部结构如图1所示。该处理器由当今时代,嵌入式系统已经无所不在,与人们的日常生活息全局寄存器、算术逻辑单元(ALU)、程序流控制标志和复位逻新息相关。随着嵌入式技术以及嵌入式实时操作系统等信息技术辑、输入/输出(I/O)、中断控制器等几大部分构成。的发展,人们对控制器也提出了越来越高的要求。研究模块化、嵌入式、可重构的开放式控制器成为当前控制领域的一个重要发展方向。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。嵌入式微处理器PicoBlaze适用于Spartan、CoolRunner和Virtex等系列FPGA,运行速度可达到40M
5、IPS以上,提供49个不同的指令,l6个寄存器,256个地址端口,1个可屏蔽的中断。其性能超过了传统的8bit微处理器。本文设计的基于PicoBlaze的计时系统具有很好的模块化特点,能够将其例化为IP核应用于很多的工程实践中。1系统设计方案图1Picoblaze内部结构全局寄存器:16个8位全局寄存器,S0~SF。寄存器的操作是本文设计的基于PicoBlaze的计时系统,采用8位微处理器非常灵活的;没有为特殊任务保留寄存器,任何寄存器的优先权PicoBlaze作为控制中枢,通过应用比较成熟的串口方式实现与都是一样的。上位机的通信,通信速率在0~20000bit
6、/s的范围内能够实现很算术逻辑单元(ALU):提供了8位处理器需要的所有简单操好的实时交互处理,利用DCM进行FPGA内部复杂时钟的控制作。执行所有的操作都是用任意一个寄存器提供的操作数完和管理,可根据不同需要产生相应计时时钟。使该系统具有较高成。若操作需两个操作数,则由另一寄存器指定或在指令中嵌入的模块化和灵活性的特点。一8位常量值。在不增加程序大小的前提下,指定任意常量值,2PicoBlaze原理与结构分析增强了简单的指令特性。更明白地说,ADD1与INCREMENT指令是等价的。若操作超过8位,则有一选项(增加或减少)可供选PicoBlaze8位微处理器是
7、Xilinx公司为Virtex系列FP－择。二进制操作码(LOAD、AND、0R、XOR)可操作和测试二进制GA、Spartan系列FPGA和CoolRunner系列CPLD器件设计的数,还包括SHIFT和ROTATE指令集合。嵌入式专用IPCore。它解决了常量编码可编程状态机(KCPSM)程序流控制标志:ALU操作后的结果影响ZERO和CARRY的问题。以Spartan-3系列XC3S20020万门FPGA为例,这一模两个标记。用有条件的或无条件的程序流控制指令决定程序执块只占用96个Slices,仅是整个FPGA资源的5%。PicoBlaze适行的顺序。J
8、UMP指令指定在程序空间
