說明：
DOPB 器件內(nèi)部的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)接口總線,用于處理器與片內(nèi)的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。
DLMB 實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的本地塊存儲器總線,該總線為處理器內(nèi)核與塊存儲器(BRAM) 之間提供專用的高速數(shù)據(jù)交換通道。
IOPB 用于實現(xiàn)外部程序存儲器的總線接口。當(dāng)程序較大時,需要外接大容量的存儲器,該總線提供讀取指令的通道。
ILMB 用于取指令的本地存儲器總線,該總線與器件內(nèi)部的塊存儲器(BRAM) 相連,實現(xiàn)高速的指令讀取。
MFSL0. . 7 主設(shè)備數(shù)據(jù)接口, 提供點對點的通信通道。
SFSL0. . 7 從設(shè)備數(shù)據(jù)接口, 提供點對點的通信通道。
2 EDK開發(fā)流程
EDK( Embedded Development Kit) 是Xilinx 公司針對FPGA 內(nèi)部32 位嵌入式處理器開發(fā)而推出的開發(fā)套件。EDK的工具包中集成了硬件平臺產(chǎn)生器、軟件平臺產(chǎn)生器、仿真模型生成器、軟件編譯器和軟件調(diào)試等工具,利用其集成開發(fā)環(huán)境XPS( Xilinx Platform Studio) 可以方便、快速地完成嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的整個流程。EDK 以IP core的形式,提供諸如LMB ,OPB 總線接口、外部存儲控制器、SDRAM 控制器、UART 中斷控制器、定時器及其他一些外圍設(shè)備接口等資源,利用這些資源,設(shè)計者能夠輕松構(gòu)建一個完善的嵌入式處理器系統(tǒng),其完整的設(shè)計框圖如圖2所示。
一個完整的嵌入式處理器系統(tǒng)設(shè)計通常包括3 個部分: 硬件系統(tǒng)的構(gòu)建;存儲器映射及軟件的開發(fā);應(yīng)用程序開發(fā)。
在XPS 集成開發(fā)環(huán)境下,嵌入式處理器硬件系統(tǒng)的構(gòu)建由微處理器硬件規(guī)范(MHS) 文件和微處理器外圍設(shè)備描述(MPD) 文件定義; 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由微處理器軟件規(guī)范(MSS) 文件定義,其開發(fā)流程如圖3 所示。
MHS 文件用于描述硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),定義處理器類型、總線接口、外設(shè)接口、中斷處理和地址空間。該文件可用任意文本編輯器創(chuàng)建,是文本化的原理圖輸入。MPD 文件包含外圍設(shè)備的所有有效輸入/ 輸出接口和硬件參數(shù)。MSS 文件主要用來定義軟件庫、驅(qū)動程序和文件系統(tǒng)。
說明:Data2BRAM 的作用是把軟件代碼文件( 3 .elf) 、FPGA 位流文件( 3 . bit) 和塊存儲器(BRAM) 初始化數(shù)據(jù)文件( 3 . bmm) 轉(zhuǎn)換成新的FPGA 位流文件( 3 . bit )和存儲器數(shù)據(jù)文件( 3 . mem) 。關(guān)于應(yīng)用程序的編寫將在下面的實例中詳細介紹。
3 一個簡單的實例
本實例基于e 元素科技的數(shù)字刀劍系列之火龍刀3評估板,簡要敘述一個嵌入式處理器系統(tǒng)的開發(fā)流程,著重講述應(yīng)用程序的編寫。對于其他評估板,只需對用戶約束文件( 3 . ucf) 稍做修改即可。為簡單起見,與圖2 所示一個完整的系統(tǒng)相比,本例所述系統(tǒng)只在OPB 總線上掛MDM(硬件調(diào)試模塊) 和GPIO(通用輸入/ 輸出設(shè)備) 2 個外圍設(shè)備,GPIO 對應(yīng)評估板上8 個L ED 輸出,當(dāng)完成下載到FPGA 后,8 個L ED 將不停地閃爍。具體描述如下：
第一步,硬件系統(tǒng)構(gòu)建,在XPS 集成開發(fā)環(huán)境下,利用BSP(Base System Builder ) 向?qū)ё詣觿?chuàng)建一個以Mi-croBlaze 處理器為核心的簡單硬件系統(tǒng),設(shè)置處理器時鐘頻率為50 MHz ,總線時鐘頻率為50 MHz ,設(shè)置片上讀/寫調(diào)試模塊為調(diào)試接口,在處理器IP 中,只加入MDM 和GPIO。根據(jù)向?qū)е鸩讲僮?即可完成硬件系統(tǒng)的構(gòu)建。
第二步,在硬件系統(tǒng)建立后,利用XPS 的集成工具,完成網(wǎng)表的生成和軟件的配置,存儲器地址映射(默認(rèn)由系統(tǒng)自動生成,分配的地址隨系統(tǒng)而異) 如表1 所示。驅(qū)動配置和存儲器映射的標(biāo)識符及地址分配包含在文件xparameter s. h 中, 以上兩步具體操作實現(xiàn)細節(jié)可參考EDK相關(guān)文檔。
第三步,應(yīng)用程序的開發(fā)。應(yīng)用程序的編寫使用C 語言,其方法有2 種,第一種是可以采用EDK 提供的應(yīng)用程序接口函數(shù)(API) ,接口函數(shù)既多又復(fù)雜,不易搞懂;第二種方法是采用訪問硬件的通用方式即簡單的對地址賦值的方式。本例選用后者,要采用地址賦值方式,首先要了解GPIO 的寄存器地址映射,參見表2 。
相關(guān)代碼及描述如下：
首先設(shè)定一個指針變量,將系統(tǒng)分配給GPIO 的地址賦給指針變量, 即讓指針指向GPIO 的基地址, 也就是GPIO 的數(shù)據(jù)寄存器( GPIO DATA) ,接著向GPIO 三態(tài)控制寄存器寫零(其地址為基地址加上偏移量4 ,即讓指針變量加4) ,將GPIO 設(shè)置為輸出,接下來就可以往GPIO數(shù)據(jù)寄存器送數(shù),以控制8 個L ED 的狀態(tài)。
# include " xbasic_types. h"
# include " xparameters. h"
# include " xutil. h"
# include " xgpio_l. h"
# define L ED DELA Y 2000000
void main ()
{
Xuint32 Data = 0xaa ;
int Delay ;
int count = 0 ;
Xuint32 3 ledpt r ;
ledpt r = (int 3 ) 0x80002200 ; / / 指針指向GPIO
*(ledpt r + 4) = 0x00000000 ;
/ / 向GPIO_TRI 寄存器寫零,將GPIO 初始化為輸出
while (1)
{ count + + ;
if (count %2 = = 0)
{
*ledpt r = 0x55 ;
/ / 向GPIO_DATA 寄存器送數(shù),驅(qū)動L ED
}
else
{
* ledpt r = 0xaa ;
/ / 向GPIO_DATA 寄存器送數(shù),驅(qū)動L ED
}
for (Delay = 0 ; Delay < L ED_DELA Y; Delay + + ) ;
/ / 延時以看清L ED 在閃爍
if (count %2 = = 0)
{
* ledpt r = 0x0f ;
/ / 向GPIO_DATA 寄存器送數(shù),驅(qū)動L ED
}
else
{
* ledpt r = 0xf0 ;
/ / 向GPIO_DATA 寄存器送數(shù),驅(qū)動L ED
}
for (Delay = 0 ; Delay < L ED_DELA Y; Delay + + ) ;
/ / 延時以看清L ED 在閃爍
}
}