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一种快速启动嵌入式系统开发方案

更新时间: 2012-08-24 10:43:37来源: 粤嵌教育浏览量:1931

处理器和外设在内的完整的嵌入式系统被整合到了FPGA上能降低成本,提升性能和保持灵活性,这在工业 、医疗、汽车、航天和军用产品等广泛的应用领域得到使用。
  赛灵思的新型嵌入式设计平台使用了FPGA的传统用户设计,这使得软件开发人员也能够在熟悉的环境 中轻松编程,包括Eclipse IDE、编译器、调试器、操作系统和库。编程可以利用uC/OS-II之类的RTOS甚 至全嵌入式Linux在裸金属级完成。
  


  嵌入式设计趋势及挑战
  二十多年来的时间,FPGA基本应用到了常见的各个领域,例如医疗、工业控制、汽车电子、连接IP、 高端显示、无线、监控、军事通信等等。然而,FPGA内使用嵌入式处理器的时间才不过近十年,从1999年 到现在,FPGA内使用嵌入式处理器在逐年正向增加中。
  


  


  –ISE设计套件:嵌入式版本
  ◆ ISE和ChipScope Pro:V6LX240T专用的器件
  ◆ Platform Studio、软件开发套件(SDK)(Eclipse IDE)
  –嵌入式目标参考设计
  ◆ MicroBlaze处理器子系统设计
  –技术文档
  ◆ 硬件设置指南和入门指南
  ◆ 深入的硬件和软件分步辅导资料
  –生态系统合作伙伴提供OS/RTOS支持
  ◆ Linux、uC/OS-II、Treck
  


  


  嵌入式目标参考设计
  Spartan-6和Virtex-6嵌入式目标参考设计非常相似,它们都包含一个32位的MicroBlaze RISC处理器 ,性能优化,支持Linux RTOS,100MHz时钟频率。另外还包含集成式存储控制器,包含DDR、DDR2、DDR3 、LPDDR,数据速率达800Mbps。
  全套优化的软IP外设和总线结构包含UART、Flash、GPIO、I2C/SPI、Timer/Intr Controller、 Debug.具体如图1所示,参考设计中集成以太网MAC IP,资源百兆、千兆网,子IP也可与外部码作整合。 处理器和处理器子系统全面可操作且简便易用,有助于立即着手系统开发工作。
  MicroBlaze处理器子系统
  Spartan-6和Virtex-6嵌入式参考设计中,提供MicroBlaze处理器子系统,称为PSS(processer sub  system),通过这样一个PSS子系统,用户可以很快地将自己的定义逻辑加入这样一个子系统中,由于这 个目标参考设计MicroBlaze子系统已经整合了许多外设功能,用户制定的这个逻辑便可以很快地通过网络 来控制或者让DDR内存作存储,这将有效降低客户在开发过程中的时间。
  操作步骤
  步,数分钟内启动设计,包括连接电缆,接通开发板电源,载入嵌入式平台演示;第二步,评估 ,包括评估嵌入式平台演示,用互动界面评估性能参数;第三步,定制,包括启动嵌入式目标参考设计项 目,根据软件开发辅导资料对软件应用进行编程、调试和描述,根据硬件开发辅导资料进行设计修改,这 样就能使效率大大提高。
  在前两步之后,用户就已经对嵌入式目标参考设计的内容有了充分了解,就可利用嵌入式目标参考设 计来加入用户自己的逻辑和自己的软件,使用XPS进行硬件制定的开发,使用SDK进行软件的开发,这样就 可以按时完成设计要求。
  EDK是Xilinx嵌入式开发套件,其主要工具XPS是集成标准硬件流程ISE以及标准软件流程SDK。XPS本 身并不实现硬件流程,是通过呼叫ISE来达成硬件流程的实现。硬件流程包含了标准的FPGA硬件发展流程 。XPS也不实现标准软件流程,也是通过呼叫SDK来实现标准软件流程。用户可以通过XPS对系统作描述, 如图2所示。可以称XPS为一个脚本产生器,是用来联络硬件和软件流程的工具。
  简单的SDK软件开发流程步骤如图3所示,这些都将在SDK上完成。
  ◆ 采用SDK Eclipse IDE开始设计
  ◆ 打开专门针对MicroBlaze PSS目标参考设计配置的工作区(Workspace)
  ◆ 编程
  ◆ 创建独立的软件平台或OS BSP
  ◆ 创建、编译并构建软件应用
  ◆ 用图形调试器调试软件应用
  简单硬件设计流程步骤如图4所示。
  ◆ 用XPS开始设计
  ◆ 启动MicroBlaze PSS目标参考设计项目
  ◆ 修改
  ◆ 从EDK套件中选择其他标准外设添加到PSS
  ◆ 根据“创建IP向导”创建定制IP
  ◆ 根据“调试配置向导”添加ChipScope调试IP
  集成并优化软件/硬件的步骤如图5所示。
  ◆ 用ChipScope Pro分析工具调试软件/硬件集成问题
  ◆ 用SDK描述应用并确定热点
  ◆ 下载性能关键代码(performance critical code)到硬件加速器
  总 结
  新型嵌入式开发套件大大缩短了开发时间,加速产品上市进程,采用预集成组件降低风险,也帮助设 计人员提高工作效率。能使设计人员更着重于实现产品差异化和增值。

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