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基于MicroBlaze软核的FPGA片上系统设计
来源:网络  时间:2015-01-09  浏览量:5665

  Xilinx公司的MicroBlaze 32位软处理器核是支持CoreConnect总线的标准外设集合。MicroBlaze处理器运行在150MHz时钟下,可提供125 D-MIPS的性能,非常适合设计针对网络、电信、数据通信和消费市场的复杂嵌入式系统。

  1 MicroBlaze的体系结构

  MicroBlaze 是基于Xilinx公司FPGA的微处理器IP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 处理器采用RISC架构和哈佛结构的32位指令和数据总线,可以全速执行存储在片上存储器和外部存储器中的程序,并和其它外设IP核一起,可以完成可编程系统芯片(SOPC)的设计。MicroBlaze处理器采用RISC架构和哈佛结构的32位指令和数据总线,可以全速执行存储在片上存储器和外部存储器中的程序,并访问其的数据,如图1所示。

  

 

  (1)内部结构

  MicroBlaze内部有32个32位通用寄存器和2个32位特殊寄存器—PC指针和MSR状态标志寄存器。为了提高性能,MicroBlaze还具有指令和数据缓存。所有的指令字长都是32位,有3个操作数和2种寻址模式。指令按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:取指、译码和执行,如图2所示。

  (2)存储结构

  MicroBlaze是一种大端存储系统处理器,使用如图3所式的格式来访问存储器。

  (3)中断控制和调试接口

  MicroBlaze可以响应软件和硬件中断,进行异常处理,通过外加控制逻辑,可以扩展外部中断。利用微处理器调试模块(MDM)IP核,可通过JTAG接口来调试处理器系统。多个MicroBlaze处理器可以用1个MDM来完成多处理器调试。

  (4)快速单一连接路接口

  MicroBlaze处理器具有8个输入和8个输出快速单一链路接口(FSL)。FSL通道是专用于单一方向的点到点的数据流传输接口。FLS和MicroBlaze的接口宽度是32位。每一个FSL通道都可以发送和接收控制或数据字。

  

 

  2 CoreConnect技术

  CoreConnect 是由IBM开发的片上总线通信链,它使多个芯片核相互连接成为一个完事的新芯片成为可能。CoreConnect技术使整合变得更为容易,而且在标准产品平台设计中,处理器、系统以及外围的核可以重复使用,以达到更高的整体系统性能。

  CoreConnect总线架构包括处理器本机总线(PLB),片上外围总线(OPB),1个总线桥,2个判优器,以及1个设备控制寄存器(DCR)总线,CoreConnect总线架构如图4所示。Xilinx将为所有嵌入式处理器用户提供IBM CoreConnect许可,因为它是所有Xilinx嵌入式处理器设计的基础。MicroBlaze处理器使用了与IBM PowerPC相同的总线,用作外设。虽然MicroBlaze软处理器完成独立于PowerPC,但它让设计者可以选择芯片上的运行方式,包括一个嵌入式PowerPC,并共享它的外设。

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