MicroBlaze核

MicroBlaze核属于32位 RISC Harvard 架构软处理器核,具有丰富的、针对嵌入式应用进行了优化的指令集。借助于 MicroBlaze 软处理器解决方案,工程师就可以灵活地选择外设、存储器和接口特性组合,从而能够利用单个 FPGA 以最低的成本为您提供您需要的系统。由于它是可重配置的,所以能够帮助工程师加快产品面市步伐。

双MicroBlaze软核处理器的SOPC系统设计

摘要:设计了一款基于双MicroBlaze软核处理器、面向嵌入式领域的SOPC系统,在信息处理繁忙的情况下,实现两软核处理器之间的同步、通信和中断功能,提高信息吞吐率和系统灵活性,降低设备尺寸。两处理器之间通过Mutex模块实现同步功能,通过Mailbox模块实现通信和中断功能,通过共享BRAM模块实现大块通信功能,并进行了有效的功能验证。该SOPC系统在XUPV5-LX110T开发板上得到验证。测试结果表明,两软核处理器之间有效地实现了同步,通信和中断功能,达到了预期的效果,验证了方案的有效性。

引言
随着时代的发展,单核片上可编程系统SOPC(Systern On a Programmable Chip)解决复杂问题的能力与处理速度已很难满足用户的需求,面向多处理器SOPC系统的设计成为片上系统发展的必然趋势。具有高密度、大容量逻辑的FPGA(Field Programmable Gate Array)的出现使得高性能片上多处理器的设计成为现实。目前,片上多核系统的设计已有一定发展,但在处理器间通信和中断方面仍需进一步的研究。本文在处理器间通信和中断控制方面进行了深入的研究。

Xilinx FPGA的嵌入式系统开发过程

随着FPGA 技术的迅速发展,可编程片上系统(SOPC)作为一种特殊的嵌入式微处理器系统,融合了SoC和FPGA 各自的优点,并具备软硬件在系统可编程、可裁减、可扩充、可升级的功能,已逐渐成为一个新兴的技术方向。SOPC的核心是在FPGA上实现的嵌入式微处理器核,目前主要有Xilinx公司集成的32位软核MicroBlaze[1] ,32位PowerPC系列处理器硬核PowerPC405、PowerPC440,ARM公司的CortexA9,以及Altera公司的Nios系列微处理器软核等。本文主要介绍Xilinx公司的MicroBlaze 软核结构,对其体系结构、设计流程和相关开发工具一一进行介绍,并在实际的无线电监测系统[2]中采用此方案,构建了一个小型化、智能化、网络化的软件无线电处理平台。

本应用指南讲解如何使用轻量级IP (lwIP) 这种针对嵌入式系统的开源TCP/IP 网络协议栈来开发基于赛灵思FPGA 的应用。赛灵思软件开发套件(SDK) 提供的lwIP 软件经过定制化处理,可在包含PowerPC® 或MicroBlaze™ 处理器的赛灵思嵌入式系统中运行。

门光子计数器是量子光学实验中单光子探测常用的数据采集设备,用于收集单光子探测器探测到的单个光子信号。由于不同的场合需要用到不同的计数模式,商用的计数器往往难以满足具体的需求,或者造成采集效率低下。系统采用的是一种基于MicroBlaze系统FSL总线的可扩展计数器设计架构,该架构能够灵活的添加不同的计数功能,并通过统一的FSL总线和Microblaze CPU与PC通信。在该架构的基础上实现了针对量子单自旋调控实验中常用的计数模式。系统所采用的设计和实现方式可以推广到其他光子计数需求中,并具有较低的设计和生产成本。

赛灵思MicroBlaze微控制器开发详解

MicroBlaze是一款基于构造的的嵌入式微处理器,它的显著优势在于能满足复杂应用的需求,在除了运行简单的通用应用以外,还能运行操作系统。

设计人员时常需要通过增加计算能力和/或额外输入的方式来延长现有嵌入式系统的寿命。在这方面,可编程系统平台大有用武之地。我们曾经希望采用安全网络连接功能来升级一套网络可编程系统。安全网络连接功能需要加密才能运行安全外壳(SSH)、传输层安全(TLS)、安全套接层(SSL)或虚拟专用网(VPN)等协议。这种安全需求伴随各种系统接入因特网的需求同步增长,例如,为了启用远程管理与分布式控制系统。因该领域仍在发展之中,而且标准尚未固定,因此成本主要取决于一次性工程费用。所以,采用FPGA技术能实现最高价值。

张 宇,冯 丹
(华中科技大学计算机科学与技术学院,湖北武汉430074)
E mail: yuzhangl3@gmail.com
当前嵌入式计算应用不断增加,嵌入式系统需要具备相当的处理能力以满足应用需求.在系统中耦合一个专用硬件处
理模块来加速某种计算机密集型应用是一种被广泛采纳的有效手段.针对基于Xilinx FPGA的可编程片上系统,从体系结构角度分别研究了三种形式的硬件加速方案:(1)与CPU耦合的协处理器;(2)挂接在PLB总线上的加速器;(3)挂接在MPMCSwitch Fabric上的加速器.分析了三种方案各自的特点.在实验环节选取了128位AES加密算法,并在Xilinx Virtex5器件上做了硬件实现,结果表明基于MPMC扩展的加速器方案性能较好,CPU占用率最低.

向任何FPGA设计中添加该款预配置控制器都既无需特殊工具也不用复杂脚本,带来前所未有的轻松体验。
作者:Christophe Charpentier 赛灵思公司FAE处理器专家
christophe.charpentier@xilinx.com

嵌入式微控制器对复杂程度各异的多种应用而言都很普遍。赛灵思 (Xilinx)自2000年以来始终致力于推出固化的(PowerPC® 405 和 PowerPC 440)以及基于构造 (MicroBlaze™) 的嵌入式微处理器。MicroBlaze 的显著优势在于能
满足复杂应用的需求,有些情况下除了运行简单的通用应用而外还能运行操作系统。

MicroBlaze发的硬件加速实现技巧

设计精巧的MicroBlaze内核可打造出性能超越标准控制器或DSP的强大系统

作者:Karsten Trott 赛灵思(德国慕尼黑)现场应用工程师 krsten.trott@xilinx.com

在实际应用中,有很多算法可以转化为纯硬件来加速你的处理器。平均标准偏差算法,给定时间内创建最小值或最大值,滤波器以及FFT均属于可轻松移植到硬件上的典型算法。不过。诸如位反转等一些不常见的算法可采用合适的硬件加速器也能够移植到硬件上。
赛灵思灵活的嵌入式系统可轻松将硬件加速器集成到基于FPGA的解决方案中,鉴于FPGA的超强计算能力,这种系统性能明显超越任何标准处理器、控制器甚至DSP。

基于MicroBlaze软核的液晶驱动程序设计

单片机与嵌入式系统应用作者:张开锋

本设计已在Xilinx Spatan3 Starter Board上进行了验证,取得了良好的效果。通过本设计的实现可以看出,MicroBlaze是一个功能强大、应用灵活的嵌入式软处理器,特别是其强大的用户自定义逻辑功能,极大地方便了系统设计。

1 MicroBlaze的体系结构

MicroBlaze采用功能强大的32位流水线结构,包含32个32位通用寄存器和1个可选的32位移位器,时钟频率可达150 MHz;在Virrex一4 FPGA上运行速率高达120 DMIPS,仅占用Virtex—II Pro FPGA中的950个逻辑单元。

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