原创 PicoBlaze 学习笔记5： PicoBlaze设计例子(LED 闪烁)

PicoBlaze 学习笔记5： PicoBlaze设计例子(LED 闪烁)<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

本文是在Spartan-3E Starter kit Demo板上实现PicoBlaze参考设计，通过PicoBlaze控制板上LED灯的亮灭。

当然Xilinx公司关于Spartan-3E FPGA 入门套件板设计实例上也给出了很多关于PicoBlaze的设计实例，大家也可以参考一下，具体网址：

http://china.xilinx.com/products/boards/s3estarter/reference_designs.htm

(1)   下载适用于Spartan-3E的PicoBlaze模块

Xilinx官网上好像没有应用于Spartan-3E的PicoBlaze核，但如果要在Spartan-3E使用PicoBlaze，可以采用”PicoBlaze for Spartan?-3, Virtex?-4, Virtex-II and Virtex-II Pro FPGAs”，下载地址：

http://china.xilinx.com/products/ipcenter/picoblaze-S3-V2-Pro.htm

(2) 建立一个新的工程并输入文件名称，如图1所示，选择Spartan-3E Starter kit板的FPGA选择器件XC3S500E-4FG<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />320C作为本参考设计的目标器件，如图2所示。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

图1 创建一个新的工程文件

 图2 建立一个新的设计工程

(2) 将PicoBlaze处理器的所有设计源文件(包含在任何参考设计中的KCPSM3文件夹中)添加劲没计工程中，这仅仅是一个PioBlaze的内核文件如图3所示．根据设计者的儒耍，叫以分别选择VHDL风格或Verilong源文件。

图3 PicoBlaze处理器的Verilong源文件

(3) 运行Implemcn Deslqn 实现PicoBlaze处理器 如4所示．

　　                  图4 实现PicoBlaze处理器

(4) 实现完成后，可以打开设计报告，如图5所示。一个完整的PicoBlaze处理器在XC3S500E中仅需要76个Slice及176个LUTs，资源占用率为1%。

　                           图5 设计报告

(5)编写程序代码，可以利用任何文本编辑工具，并以psm格式保存。

  以下是LED.psm部分代码：

CONSTANT delay_1us_constant, 0B

      CONSTANT LED_port, 80       ;8 simple LEDs

LED:LOAD s0,01              ;其中1 LED亮

      OUTPUT s0,LED_port         

      CALL wait_1s                 ;调用延时1s程序

      LOAD s0,00                   ;亮那 LED 1s后灭

      OUTPUT s0,LED_port               

      CALL wait_1s                 ;调用延时1s程序

      JUMP LED

下面是调用延时1s程序

…….;

完整psm文件  https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2009/5/11/cfaedf19-a552-4c0b-867b-68161ff8d7e7.rar

(6) 把KCPSM3.EXE、ROM_form.coe、ROM_form.v和ROM_form.vhd(都是下载的PicoBlaze IP核Assembler目录下的文件)连同刚才的汇编文件(LED.psm)放在XP根目录下(C:\  XP默认为C盘)(放在其他盘KCPSM3会显示编译不成功)，我放在c:\LED目录里。

开始——运行——“cmd”

在DOS状态下进入KCPSM3所在文件夹(c:\LED)

C:\Documents and Settings\tengjingshu>cd C:\LED

C:\LED>dir

可以看到C:\LED目录下的五个文件

C:\LED>KCPSM3 LED.psm               //编译汇编文件

如果成功会出现

PASS 5 - Writing reformatted PSM file

           led.fmt

PASS 6 - Writing assembler log file

           led.log

PASS 7 - Writing coefficient file

           led.coe

PASS 8 - Writing VHDL memory definition file

           led.vhd

PASS 9 - Writing Verilog memory definition file

           led.v

PASS 10 - Writing System Generator memory definition file

           led.m

PASS 11 - Writing memory definition files

           led.hex

           led.dec

           led.mem

KCPSM3 successful.

KCPSM3 complete.

如果成功你会发现c:\LED文件夹里会多了几个文件

本文件夹下载：(包括了LED.psm)https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2009/5/11/229d2cfa-06f5-4f0d-b93f-1e68b7b66c61.rar

如果编译成功，将输出的＜filename＞.vhd或＜filename＞.v添加到FPGA的设计中。该文件实际上是一个1k×18bits的ROM文件，需要占用FPGA一个BRAM。由于本工程采用Verilog编程，所以把生成LED.v 文件放在工程LED_PicoBlaze中。

    如果编译不成功，会出现下面提示：（比如把KCPSM3.exe放在其他目录下F:\）

(7)编写Verilog顶层文件LED_PicoBlaze.v，连接kcpsm3.v和LED.v。

下面是LED_PicoBlaze.v代码：

module LED_PicoBlize(led_out,clk);

    input clk;

        output[7:0] led_out;

     reg  [7:0] led_out;

        wire         clk;

    wire [9:0]   address;

    wire [17:0] instruction;

        wire [7:0] out_port;

    wire  [7:0] port_id;

        wire  [7:0] in_port;        //不用的输入接0

        wire         reset;          //不用的输入接0

    wire          write_strobe;

    wire          read_strobe;

    wire          interrupt;

    wire          interrupt_ack;

      // Unused inputs on processor

  assign in_port = 8'b 00000000;

  assign reset = 1'b 0;

//----------------------------------------------------------------------------------

//

// declaration of KCPSM3

//

//

// declaration of program ROM

//

//----------------------------------------------------------------------------------

//

// Start of test circuit description

//

       kcpsm3 processor

       (     

          .address(address),                //10位地址线

          .instruction(instruction),           //18位指令输入

              .port_id(port_id),                 //led输出口地址

          .write_strobe(write_strobe),

          .out_port(out_port),               //led输出

          .read_strobe(read_strobe),

          .in_port(in_port),                  //

          .interrupt(interrupt),

          .interrupt_ack(interrupt_ack),

          .reset(reset),                      //

          .clk(clk));                         //时钟输入

     led program

      (     

          .address(address),                //10位地址线

          .instruction(instruction),           //18位指令输出

          .clk(clk));                        //时钟输入

//////////////////////////////////////////////////////////////////////

//  main programme

//////////////////////////////////////////////////////////////////////

   always@(posedge clk)

           begin

                  if(port_id==8'b10000000)

             led_out<=out_port;

       end

endmodule

要注意的是main programme中port_id为I/O地址控制，

顶层文件主程序

if(port_id==8'b10000000)

对应psm汇编程序中的

CONSTANT LED_port, 80

通过I/O地址控制，控制I/O口的输入输出，最多控制256个地址。

(8) 根据PCB的情况修改FPGA的引脚定义(编辑UOF文件)，重新对顶层设计文件进行综合及设计实现。Spartan-3E Starter Kit板上LED分布。

时钟采用Spartan-3E Starter Kit板上的50MHz有源晶振(C9输入)。

LED_PicoBlaze.ucf文件如下：

NET "clk"  LOC = "C9" | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[0]"  LOC = "F12" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[1]"  LOC = "E12" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[2]"  LOC = "E11" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[3]"  LOC = "F11" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[4]"  LOC = "C11" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[5]"  LOC = "D11" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[6]"  LOC = "E9" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

NET "led_out[7]"  LOC = "F9" | DRIVE = 4  | IOSTANDARD = LVTTL ;

(9) 然后就可以按照标准的Synthesis，Implement(Translate, Map, Place & Route)，Generate Programming File以及最后的下载到板上的ROM里面的方式进行了。

(10)可以看到Spartan-3E Starter Kit板上的LED0闪烁(隔一段时间亮，隔一段时间灭)，时间不是当初汇编设计的1秒，而是好几秒了，说明psm汇编的程序没编写好。

    LED_PicoBlaze工程下载：*************https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2009/5/11/a3522400-10bd-4df8-a862-c0fec464037f.rar**************

      大功告成，让我们玩转PicoBlazeJ

参考资料:

1)     PicoBlaze处理器设计流流程

http://www.dzsc.com/data/html/2008-9-19/69656.html

2)     关于PicoBlaze编译器KCPSM3的使用 -- 1oh1oh1oh's Blog

http://blog.ednchina.com/1oh1oh1oh/123475/message.aspx 

3)     Picoblaze 与ISE入门-jame的博客-与非网

http://www.openhard.org/myspace/blog/show_155205.html

4) 常见dos命令详解

http://www.gonet8.com/article/1/0/200512/2208.html