嵌入微处理器的FPGA设计流程

1、1.3.5嵌入式PowerPC405微处理器的FPGA设计流程，1 .如何使用PowerPC405，Xilinx上的Virtex -Pro系列设备嵌入式高性能32位RISC内核PowerPC405。在Virtex -Pro系列设备中，PowerPC405主要是1 .深层应用程序2。复杂的嵌入式应用程序，1 .如深度应用程序、深度应用程序、深度应用程序图1.3.5所示，PowerPC405仅使用FPGA内部BlockRAM，与FPGA外部资源没有直接连接，不需要实时操作系统和外部接口。深层应用程序更适合于FPGA内复杂的逻辑控制、数据包处理等。图1.3.5 PowerPC405深度应用程序，2

2、.复杂的嵌入式应用程序，复杂的嵌入式应用程序如图1.3.6所示，PowerPC405使用CoreConnect总线和外围接口使用FPGA外部的存储设备。PowerPC405复杂的嵌入式应用程序通常需要实时操作系统，更适合以FPGA为核心的复杂应用程序。图1.3.6 PowerPC405复杂嵌入式应用程序，2 .为了设计流程、内置于PowerPC405中的FPGA设计，Xilinx提出了硬件和软件协作设计的整个流程，包括总体方案设计、硬件系统设计、硬件系统模拟和验证、软件系统设计、软件模拟和验证。总体方案设计、总体方案设计阶段明确的设计目标、硬件和软件系统分区以及确定模拟验证策略。硬件系统设计、

3、硬件系统设计阶段确定硬件系统的整体结构，PowerPC405的目标功能和特定应用程序明确，PowerPC405的总线和接口结构通过微处理器硬件规格(MHS，microprocssor hardware specification)文件进行说明在EDK集成开发环境中调用platgen时，MHS文件将转换为相应的网络表文件和顶级HDL文件。在硬件系统仿真和验证、硬件系统仿真和验证的设计阶段，确定了整个硬件系统的仿真和验证方案，并通过微处理器验证规范(MVS，microprocessor verification specification)文件进行了说明。在EDK集成开发环境中调用simgen可以

4、将MVS文件转换为相应的模拟和验证文件。在软件系统设计、软件系统设计阶段，确定了基于PowerPC405的软件系统，并通过微处理器软件规格(MSS)文件进行了说明。在EDK集成开发环境中调用libgen时，可以将MSS文件转换为相应的用户中心、库文件和中断处理程序。软件模拟和验证、软件模拟和验证阶段，使用Xilinx公司提供的GNU Debugger或其他第三方设计工具调试嵌入式软件。为了在Virtex -Pro系列设备上设计和使用PowerPC405，Xilinx在ISE42系列软件基础上发布了专用开发工具V2PDK，在ISE5.x系列软件基础上发布了专用开发工具EDK。嵌入式软件工程师可以

5、在基于PowerPC405的FPGA设计期间独立设计软件，硬件逻辑工程师也可以继续采用过去的设计方法。Data2BlockRAM允许在FPGA中使用软件代码。Data2BlockRAM的主要角色是软件代码(.elf文件)，FPGA设计(.bit文件)，BlockRAM初始化数据(.bmm文件)作为新的FPGA设计(.bit文件)和数据(.mem文件)。以下是PowerPC405内置的FPGA硬件和软件设计流程、PowerPC405内置的FPGA硬件和软件设计流程、软件模拟和验证，以及目前Virtex -Pro系列设备上PowerPC405的软件开发，Xilinx推出了两种软件开发工具：GNU和

6、WindRiver XE。其中WindRiver XE是Xilinx与WindRiver公司合作开发的嵌入式软件设计工具，包括Diab Compiler和Single Step Debugger。GNU是XilillX自行开发的嵌入式软件设计工具。基于GNU的嵌入式软件设计主要包括编辑、编译、链接和调试等步骤。如果在Virtex -Pro系列设备的硬件开发过程中不使用PowerPC4OS内核，则整个设计过程将与常规FPGA的设计过程完全一致。使用POwerPC405内核时，硬件设计需要注意以下三点：正确设计PowerPC405的外围总线和接口。正确使用PowerPC405模拟模型。目前，Pow

7、erPC405的模拟模型包括：PowerPC405的模拟模型a. SmartModel是加密模拟模型，模拟速度慢。SmartModel模拟模型必须在支持SWIFT界面的模拟工具中使用。目前，ModeISim SE5.6可以支持SWIFT界面。B. Bus Functional Model此型号模拟PowerPC405外围总线运行，模拟PowerPC405内核的模拟速度更快。Virtex -Pro系列设备的PowerPC405内核仅支持三种CPU总线操作模式：ICU、DCU和DCR，因此Virtex -Pro系列设备的Bus Functional M odel必须模拟这三种操作方式之一。此外，使用Bus Functional Model仿真