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基于SoPC的嵌入式系统设计技术
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（完整内容请下载后查看）第 38卷 ꢀ第 2期
2008年 3月
航 空 计 算 技 术
Vol. 38 No. 2
Mar. 2008
Aeronautical Computing Technique
基于 SoPC的嵌入式系统设计技术
李 ꢀ键 ,李 ꢀ鹏 ,张 ꢀ磊
(
)
中国航空计算技术研究所 ,陕西 西安 710068
摘 ꢀ要 :介绍了 Xilinx公司 V irtex24 FX系列 FPGA的特点 ,分析了该 FPGA内嵌的 PowerPC405处理
器的体系结构及 CoreConnect总线的特点。通过多路传输数据总线接口的设计实例 ,阐述了基于
(
)
SoPC System on Programmable Chip 的嵌入式系统设计方法。
关键词 :片上可编程系统 ;嵌入式系统
(
)
中图分类号 : TP336ꢀꢀꢀꢀ文献标识码 : Aꢀꢀꢀꢀ文章编号 : 16712654X 2008 0220123204
5级数据通道流水线 ,包括取指、译码、执行、写回、装
引言
(
)
入写回 5 级流水 段 ; 2 一 个 虚 拟 内 存 管 理 单 元
(
)
可编程片上系统 SoPC 是在可编程逻辑器件的
基础上发展起来的一种灵活、高效的嵌入式系统设计
解决方案 ,系统设计者可以从传统的板级系统设计转
换到芯片级系统设计 ,将系统设计中所需要的各个功
(
)
MMU ,支持可变页面大小和写保护、控制访问选项 ;
( ) ( )
3 独立的指令 Cache和数据 Cache; 4 支持调试和
( )
跟踪 ,包含一个 JTAG接口 ; 5 三个可编程计时器。
( )
另外 , PowerPC 405硬核还具有如下特点 : 1 支持硬
( ) ( )
(
)
能单元以 IP Intellectual Property 的形式集成到 FPGA
件乘法和除法 ; 2 32个 32位通用寄存器 ; 3 16KB
( )
中 ,实现集成度更高的嵌入式系统。
(
)
两路组相联方式指令缓存 set2 associative ; 4 16KB
V irtex24系列 FPGA 是由 Xilinx公司推出的包含
多个面向特定领域平台的 FPGA产品 ,各个系列的 FP2
GA通过对嵌入式处理器、高性能 DSP功能单元、增强
时钟管理、存储器、并行和串行 I/O、混合信号以及其
它功能模块等的优化组合使其可以满足特定领域的应
用需求。V irtex24系列的三个平台分别是 :针对逻辑应
用的 V irtex24 LX,针对超高性能信号处理的 V irtex24
SX,针对嵌入式处理和高速串行连接的 V irtex2 4 FX。
其中 V irtex24 FX系列 FPGA 主要是为复杂系统应用
提供优化 ,特别是网络、存储、电信和嵌入式应用中的
高速串行连接和嵌入式处理 ,在其配套的 EDK环境中
还为系统设计者提供丰富的总线、时钟、外设、JTAG口
等 IP资源 ,使设计者能够方便的搭建自己的嵌入式系
统。
( )
两路组相联方式数据缓存、写回 /写直达 ; 5 实现
(
)
( )
PowerPC用户指令集架构 U ISA ; 6 专用的片上存
(
)
( )
储器接口 OCM ; 7 支持 IBM CoreConnect总线架
构。
CoreConnect总线架构是由 IBM 开发的一种片上
总线通信连接技术。CoreConnect总线包括处理器局
(
)
(
)
部总线 PLB 、片上外设总线 OPB 和设备控制寄存
(
)
器总线 DCR 。PLB总线为主设备和从设备之间提供
高带宽、低延迟的连接 ,OPB总线为连接具有不同总线
宽度和时序要求的外设提供了一条途径 ,减少了对
PLB性能的影响 ,DCR总线用来控制 PowerPC405处理
器中的通用寄存器和设备寄存器之间的数据传输。
2ꢀ基于 SoPC的嵌入式系统设计技术
2. 1ꢀ平台技术
1ꢀV irtex24 FX系列 FPGA介绍
在平台的基础上来构建嵌入式系统为设计者提供
了极 大 的 便 利 , Xilinx 推 出 的 嵌 入 式 开 发 工 具 包
V irtex24 FX系列 FPGA芯片内至少包含一个 Pow2
erPC405处理器核 ,其功能结构如图 1所示 ,该处理器
核为 32位哈佛结构的 R ISC 硬核 ,最高工作频率为
(
)
(
)
EDK 集成了诸如硬件平台产生器 platgen 、硬件仿
(
)
(
)
真模型产生器 SimGen 、软件平台产生器 libgen 、应
( )
1
400MHz。PowerPC405处理器包括以下功能单元 :
ꢀ收稿日期 : 2007210215ꢀꢀꢀ修订日期 : 2008202220
(
)
ꢀ作者简介 :李 ꢀ键 1982 - ,男 ,贵州毕节人 ,硕士研究生 ,研究方向为计算机系统结构。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
全部评论(1)
2019-08-14 09:30:22liqiang9090
好