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基于AXI4的可编程SoC系统设计 (下) 培训内容 • Xilinx片上可编程系统设计导论 • AXI4规范 • MicroBlaze处理器原理 • EDK13.1工具概述 • 操作系统(OS)及板级支持包(BSP)概述 • 基于MicroBlaze和AXI4的可编程SoC系统实现

片上可编程系统设计实验--实验内容 介绍EDK13.1软件的使用方法和设计流程。在介绍这部分内容时，使用捐赠的板卡Nexys3,该板卡带有Xilinx最新一代的Spartan-6 FPGA芯片。

片上可编程系统设计实验--实验内容 该内容主要包括： • 1. 工程的建立； • 2. 添加AXI4 IP到硬件设计； • 3. 定制LED IP,并添加IP到系统,编写应用程序； • 4. 定制7段数码管IP,并添加IP到系统,编写应用程序； • 5. 定制PWM IP,并添加IP到系统,编写应用程序; • 6. 实现AXI4中断控制系统； • 7. 使用AXI4 Chipscope实现系统协同调试。

片上可编程系统设计实验--实验内容 特别注意：在开始使用XILINX的EDK软件开始片上可编程系统开发前，需要将光盘中AXI目录下名为Ｄigilent_Nexys3 板支持包文件夹复制到: D:\Xilinx\13.1\ISE_DS\EDK\board\Xilinx\ipxact下

实验一：工程的建立--BSB向导概念 BSB向导帮助设计人员快速建立一个嵌入式系统工程。对于更复杂的工程，BSB向导提供基本的系统，通过这个系统设计人员可以定制完成嵌入式设计。为了高效率的建立工程，Xilinx推荐使用BSB向导。

实验一：工程的建立--BSB向导概念 基于设计人员选择的板子，设计人员通过BSB选择并配置基本的元素,比如：处理器类型、调试接口、缓存配置、存储器类型和大小、外设等。对于BSB不支持的目标系统，设计人员可以选择定制板选项。使用这个选项时，必须指定未来板子的硬件，并且要给出用户约束文件UCF。

实验一：工程的建立--BSB向导概念 如果选择的是支持的目标板，BSB向导自动的加入 UCF文件。当退出BSB时，BSB所建立的MHS和MSS文件自动加入到XPS工程中，设计人员能在XPS中进行更进一步的设计。

实验一：工程的建立--BSB向导概念 BSB可以根据设计人员的要求产生一个或多个软件工程。每个工程包含能运行在硬件目标开发板上的简单的应用程序和链接脚本。

M_AXI_IC AXI-MM Microblaze EMC SRAM M_AXI_DC GMII Ethernet AXI-Lite JTAG MDM MBDEBUG LED MYIP M_AXI _DP DIP GPIO DLMB ILMB PUSH GPIO LMB BRAM CNTLR LMB BRAM CNTLR RS-232 UART Timer INT CNTLR BRAM chipscope axi monitor 0 图7.1 完整地系统结构实验一：工程的建立--设计结构原理下图给出所设计系统的完整结构。

Microblaze AXI-Lite JTAG MDM MBDEBUG M_AXI _DP DIP GPIO DLMB ILMB PUSH GPIO LMB BRAM CNTLR LMB BRAM CNTLR RS-232 UART BRAM 使用BSB建立的最小系统结构实验一：工程的建立--设计结构原理

实验一：工程的建立--使用BSB向导 在Windows操作系统下，选择所有程序->Xilinx ISE Design Suite13.1->EDK->Xilinx Platform Studio(XPS)。打开EDK软件。 1）打开XPS，在XPS主界面选择File->New Project，出现下图界面。选择Base System Builder Wizard (recommend)，然后单击ok按钮。

实验一：工程的建立--使用BSB向导 创建新的工程, 选择该选项打开已经存在的工程, 选择该选项

选择System.xmp文件 点击”Open”按纽实验一：工程的建立--使用BSB向导

实验一：工程的建立--使用BSB向导

选择创建一个新的设计 点击”Next”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--使用BSB向导

板子的供应厂商选择Digilent 板子的名字选择Spartan-6 Nexys3 点击”Next”按纽, 进入下一个界面板子的版本选择 C 实验一：工程的建立--使用BSB向导这些信息来自XBD文件

给出了AXI系统 的结构图实验一：工程的建立--使用BSB向导

点击”Next”按纽, 进入下一个界面 实验一：工程的建立--使用BSB向导

开发板上给出的时钟频率:100MHz CPU的时钟频率:100MHz 使用FPGA内BRAM的大小:32KB 点击”Next”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--使用BSB向导

选中这三项,然后点击”Remove”,所 构建的最小系统不包括以太网控制器,LED灯,SPI Flash 点击”Next”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--使用BSB向导

在该设计中没有使用高速缓存 点击”Next”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--使用BSB向导

每个IP的例化名字 已经给每个外设控制器分配了基地址和高地址工程中所包含的文件点击”Finish”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--使用BSB向导

debug_module与AXI_LITE接口连接； • dlmb_cntrl与dlmb总线连接； • RS232_PORT与AXI_LITE总线连接；总线标签所用IP核及资源 LMB控制器实验一：工程的建立--使用BSB向导

端口标签 S_AXI的端口连接 • 1）RS232_PORT的TX与网络RS232_Uart_1_sout连接； • 2）RS232_PORT的RX与网络RS232_uart1_sin连接；实验一：工程的建立--使用BSB向导

地址标签 基地址高地址大小地址实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

LMB控制器 LMB控制器 BRAM 处理器点击块图标签查看生成的块图实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

串口控制器 DIP控制器按键控制器实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

实验一：工程的建立--新建工程的结构分析 • 在XPS主界面的左侧项目管理界面下，单击Project标签，然后单击Project File旁边的‘+’，双击mhsFiles: system.mhs来打开该文件。 • 硬件平台的描述被包含MHS文件中。MHS文件是表示所设计的嵌入式系统的硬件元件的最主要文件。MHS文件以ASCII码形式存在。

端口说明 IP说明实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

下一步,选择这个, 产生网表 实验一：工程的建立--新建工程的结构分析想想这步完成的工作? –其实就是把这个抽象的结构, 转换成门级网表的连接.

实验一：工程的建立--新建工程的结构分析 这个过程需要持续一小部分时间,请等待,并且看看控制台给出的综合信息.

下一步,选择这个, 产生布局布线比特流文件 这个过程需要持续一小部分时间,请等待,并且看看控制台给出的实现过程的信息. 实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

双击”FPGA Editor” 实验一：工程的建立--新建工程的结构分析 • 怀着好奇的心情,看看在FPGA芯片内部是怎么实现这个结构的?下面教你查看FPGA内布局的图.

找到这个文件 点击OK,打开文件实验一：工程的建立--新建工程的结构分析

蓝色区域表示 被使用的CLB 实验一：工程的建立--新建工程的结构分析终于知道了,原来FPGA内的可编程单元被征用,通过步线,在FPGA内部实现了这个片上系统.这也就是”可编程SOC”的本质所在过瘾后,关闭这个工具

实验一：工程的建立--建立软件应用程序 选择输出硬件到SDK

选择输出和打开 SDK软件实验一：工程的建立--建立软件应用程序

定位路径到当前的 工程窗口点击”OK按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--建立软件应用程序

硬件设计文件 被导入到SDK 实验一：工程的建立--建立软件应用程序下面将添加设计的BSP

实验一：工程的建立--建立软件应用程序 • 选择建立Xilinx BSP, 作用是各种外设的软件驱动

BSP的工程名字 硬件平台的工程名字 • BSP的名字 • Xilkernel-Xilinx操作系统 • Standalone-BSP 点击”Finish”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--建立软件应用程序

点击”OK”按纽, 进入下一个界面 实验一：工程的建立--建立软件应用程序

SDK开始自动编译BSP 实验一：工程的建立--建立软件应用程序

BSP的各种文件 实验一：工程的建立--建立软件应用程序下面将添加SDK自动生成的应用程序

生成新的C工程 实验一：工程的建立--建立软件应用程序

工程名字 选择生成外设测试应用程序实验一：工程的建立--建立软件应用程序

点击”Next”按纽, 进入下一个界面 实验一：工程的建立--建立软件应用程序

选择该选项,使用已经存在的BSP 点击”Finish”按纽, 进入下一个界面实验一：工程的建立--建立软件应用程序

打开并分析该文件 应用程序的各种文件实验一：工程的建立--建立软件应用程序

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