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高教社&XILINX SOC竞赛培训系列课程
何宾
何宾
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所有培训资料均可从网站
http://bucteda.eefocus.com下载
高等教育出版社
北京中教仪装备技术有限公司
北京中教仪装备技术有
限公司
基于AXI4的可编程SoC系统设计
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
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片上可编程系统设计导论
--基本概念
基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate
Array, FPGA)的可编程SoC系统(Programmable-System-
on-a-chip,P-SoC),包含嵌入式的软核或硬核处理器、
存储器和硬件加速器。
P-SoC的出现为设计者提供了设计高性能嵌入式系统
和优化系统的条件。
注:为了后面叙述方便,将Xilinx的可编程SoC系统,英文简述为P-SOC。
用于区分其它SOC的系统。
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片上可编程系统设计导论
--基本概念
P-SoC嵌入式处理器分为软核和硬核处理器两大类。
Xilinx提供了将物理的处理器核集成到FPGA硅片上的硬核
处理器产品。
一个处理器使用专门的硅片实现称为硬核处理器,比
如Xilinx:
ü 将PowerPC 405/440硬核集成到Virtex系列的FPGA芯片中;
ü 将ARM Cortex-A9 MP双核处理器集成在Zynq-7000系列的FPGA
芯片中。
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片上可编程系统设计导论
--基本概念
软核处理器是通过使用FPGA的通用逻辑实现的。软
核处理器通过HDL语言或网表进行描述的。软核处理器
必须进行综合才能使用。比如Xilinx:
ü 提供32位的软核处理器MicroBlaze;
ü 提供8位的软核控制器Picoblaze;
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片上可编程系统设计导论
--基本概念
在基于软核和硬核处理器的P-SoC系统中,本地存储
器、处理器总线、内部外设、外设控制器和存储器控制器
必须使用FPGA的通用逻辑实现。
下面给出Xilinx公司的软核和硬核处理器的性能。
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片上可编程系统设计导论
--Xilinx P-SoC类别
处理器种类
总线 IP核类型 总线 语言
ARM Cortex-A9 MP
(双核)
PowerPC
MicroBlaze
PicoBlaze
64位
32位
32位
8位
硬核
硬核
软核
软核
AXI
c/c++,
汇编
PLB c/c++,
汇编
c/c++,
PLB/
AXI
汇编
---- 汇编
开发环境
(Xilinx提供)
XPS&SDK
XPS&SDK
XPS&SDK
ISE&汇编器
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片上可编程系统设计导论
--基本概念
由于持续的要求嵌入式系统具有更多的功能、更好的
性能和灵活性,因此传统上的设计方法已经不适应这种要
求。当设计人员试图通过高性能的嵌入式处理器得到更高
的性能时,遇到了吞吐量和性能方面的限制,而这种限制
源于系统和结构的瓶颈,以及存储器带宽的限制。
现在解决问题的方法是“专用”,即对某个嵌入式系
统应用使用专门的解决方法。比如,数字信号处理器DSP
用于解决某一类专门的数字信号处理。对于一些高容量的
应用,设计人员可能还需要专门开发ASIC芯片。
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