處理器和外設在內的完整的嵌入式系統被整合到了FPGA上能降低成本,提升性能和保持靈活性,這在工業 、醫療、汽車、航天和軍用產品等廣泛的應用領域得到使用。
賽靈思的新型嵌入式設計平臺使用了FPGA的傳統用戶設計,這使得軟件開發人員也能夠在熟悉的環境 中輕松編程,包括Eclipse IDE、編譯器、調試器、操作系統和庫。編程可以利用uC/OS-II之類的RTOS甚 至全嵌入式Linux在裸金屬級完成。
嵌入式設計趨勢及挑戰
二十多年來的時間,FPGA基本應用到了常見的各個領域,例如醫療、工業控制、汽車電子、連接IP、 高端顯示、無線、監控、軍事通信等等。然而,FPGA內使用嵌入式處理器的時間才不過近十年,從1999年 到現在,FPGA內使用嵌入式處理器在逐年正向增加中。
–ISE設計套件:嵌入式版本
◆ ISE和ChipScope Pro:V6LX240T專用的器件
◆ Platform Studio、軟件開發套件(SDK)(Eclipse IDE)
–嵌入式目標參考設計
◆ MicroBlaze處理器子系統設計
–技術文檔
◆ 硬件設置指南和入門指南
◆ 深入的硬件和軟件分步輔導資料
–生態系統合作伙伴提供OS/RTOS支持
◆ Linux、uC/OS-II、Treck
嵌入式目標參考設計
Spartan-6和Virtex-6嵌入式目標參考設計非常相似,它們都包含一個32位的MicroBlaze RISC處理器 ,性能優化,支持Linux RTOS,100MHz時鐘頻率。另外還包含集成式存儲控制器,包含DDR、DDR2、DDR3 、LPDDR,數據速率達800Mbps。
全套優化的軟IP外設和總線結構包含UART、Flash、GPIO、I2C/SPI、Timer/Intr Controller、 Debug.具體如圖1所示,參考設計中集成以太網MAC IP,資源百兆、千兆網,子IP也可與外部碼作整合。 處理器和處理器子系統全面可操作且簡便易用,有助于立即著手系統開發工作。
MicroBlaze處理器子系統
Spartan-6和Virtex-6嵌入式參考設計中,提供MicroBlaze處理器子系統,稱為PSS(processer sub system),通過這樣一個PSS子系統,用戶可以很快地將自己的定義邏輯加入這樣一個子系統中,由于這 個目標參考設計MicroBlaze子系統已經整合了許多外設功能,用戶制定的這個邏輯便可以很快地通過網絡 來控制或者讓DDR內存作存儲,這將有效降低客戶在開發過程中的時間。
操作步驟
步,數分鐘內啟動設計,包括連接電纜,接通開發板電源,載入嵌入式平臺演示;第二步,評估 ,包括評估嵌入式平臺演示,用互動界面評估性能參數;第三步,定制,包括啟動嵌入式目標參考設計項 目,根據軟件開發輔導資料對軟件應用進行編程、調試和描述,根據硬件開發輔導資料進行設計修改,這 樣就能使效率大大提高。
在前兩步之后,用戶就已經對嵌入式目標參考設計的內容有了充分了解,就可利用嵌入式目標參考設 計來加入用戶自己的邏輯和自己的軟件,使用XPS進行硬件制定的開發,使用SDK進行軟件的開發,這樣就 可以按時完成設計要求。
EDK是Xilinx嵌入式開發套件,其主要工具XPS是集成標準硬件流程ISE以及標準軟件流程SDK。XPS本 身并不實現硬件流程,是通過呼叫ISE來達成硬件流程的實現。硬件流程包含了標準的FPGA硬件發展流程 。XPS也不實現標準軟件流程,也是通過呼叫SDK來實現標準軟件流程。用戶可以通過XPS對系統作描述, 如圖2所示。可以稱XPS為一個腳本產生器,是用來聯絡硬件和軟件流程的工具。
簡單的SDK軟件開發流程步驟如圖3所示,這些都將在SDK上完成。
◆ 采用SDK Eclipse IDE開始設計
◆ 打開專門針對MicroBlaze PSS目標參考設計配置的工作區(Workspace)
◆ 編程
◆ 創建獨立的軟件平臺或OS BSP
◆ 創建、編譯并構建軟件應用
◆ 用圖形調試器調試軟件應用
簡單硬件設計流程步驟如圖4所示。
◆ 用XPS開始設計
◆ 啟動MicroBlaze PSS目標參考設計項目
◆ 修改
◆ 從EDK套件中選擇其他標準外設添加到PSS
◆ 根據“創建IP向導”創建定制IP
◆ 根據“調試配置向導”添加ChipScope調試IP
集成并優化軟件/硬件的步驟如圖5所示。
◆ 用ChipScope Pro分析工具調試軟件/硬件集成問題
◆ 用SDK描述應用并確定熱點
◆ 下載性能關鍵代碼(performance critical code)到硬件加速器
總 結
新型嵌入式開發套件大大縮短了開發時間,加速產品上市進程,采用預集成組件降低風險,也幫助設 計人員提高工作效率。能使設計人員更著重于實現產品差異化和增值。
一種快速啟動嵌入式系統開發方案
更新時間: 2012-08-24 10:43:37來源: 粵嵌教育瀏覽量:1930