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1、基于MicroBlaze的嵌入式系统设计12020年4月19日文档仅供参考基于MicroBlaze的嵌入式系统设计由技术编辑于星期二,03/26/-23:06发表摘要：当今时代,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。据统计,当前世界上微处理器每年生产总量的95%以上都是面向嵌入式系统应用,围绕Xilinx公司的MicroBlaze微处理器,对其体系结构、设计流程和相关开发工具一一做出介绍,而且经过一个简单的实例来说
2、明以MicroBlaze处理器为内核的嵌入式系统的开发过程。1MicroBlaze处理器结构MicroBlaze处理器是Xilinx公司针对嵌入式处理器开发应用推出的一种32位嵌入式处理器内核,她是一种软核结构,简单但灵活性强,在目标器件中能够进行任意配置。她采用RISC指令集、Harvard体系结构,该处理器有以下一些特征：(1)32个32位通用寄存器和2个专用寄存器。(2)32位指令系统,支持3个操作数和2种寻址方式。(3)分离的32位指令和数据总线,符合IBM的OPB总线规范。(4)经
3、过本地存储器总线(LMB)直接访问片内块存储器(BRAM)。(5)具有高速的指令和数据缓存(cache),三级流水线结构。22020年4月19日文档仅供参考(6)具有硬件调试模块(MDM)。(7)带8个输入/输出快速链路接口(FSL)。说明：DOPB器件内部的外围设备数据接口总线,用于处理器与片内的设备进行数据交换。DLMB实现数据交换的本地块存储器总线,该总线为处理器内核与块存储器(BRAM)之间提供专用的高速数据交换通道。IOPB用于实现外部程序存储器的总线接口。当程序较大时,需要外接大容量
4、的存储器,该总线提供读取指令的通道。ILMB用于取指令的本地存储器总线,该总线与器件内部的块存储器(BRAM)相连,实现高速的指令读取。MFSL0..7主设备数据接口,提供点对点的通信通道。SFSL0..7从设备数据接口,提供点对点的通信通道。2EDK开发流程EDK(EmbeddedDevelopmentKit)是Xilinx公司针对FPGA内部3232020年4月19日文档仅供参考位嵌入式处理器开发而推出的开发套件。EDK的工具包中集成了硬件平台产生器、软件平台产生器、仿真模型生成器、软件编译
5、器和软件调试等工具,利用其集成开发环境XPS(XilinxPlatformStudio)能够方便、快速地完成嵌入式系统开发的整个流程。EDK以IPcore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、定时器及其它一些外围设备接口等资源,利用这些资源,设计者能够轻松构建一个完善的嵌入式处理器系统,其完整的设计框图如图2所示。一个完整的嵌入式处理器系统设计一般包括3个部分:硬件系统的构建;存储器映射及软件的开发;应用程序开发。在XPS集成开发环境下,嵌
6、入式处理器硬件系统的构建由微处理器硬件规范(MHS)文件和微处理器外围设备描述(MPD)文件定义;软件系统结构由微处理器软件规范(MSS)文件定义,其开发流程如图3所示。42020年4月19日文档仅供参考MHS文件用于描述硬件系统结构,定义处理器类型、总线接口、外设接口、中断处理和地址空间。该文件可用任意文本编辑器创立,是文本化的原理图输入。MPD文件包含外围设备的所有有效输入/输出接口和硬件参数。MSS文件主要用来定义软件库、驱动程序和文件系统。说明:Data2BRAM的作用是把软件代码
7、文件(3.elf)、FPGA位流文件(3.bit)和块存储器(BRAM)初始化数据文件(3.bmm)转换成新的FPGA位流文件(3.bit)和存储器数据文件(3.mem)。关于应用程序的编写将在下面的实例中详细介绍。3一个简单的实例本实例基于e元素科技的数字刀剑系列之火龙刀3评估板,简要叙52020年4月19日
