原创 Picoblaze 与ISE入门(引用)

 2010-4-17 10:29  2155 8 8 分类: FPGA/CPLD

前几天写的博客不知道为什么编辑了一次就没有了，好郁闷阿！只好再从新写过了。这段时间看了Xilinx的sparten3E，熟悉了一下利用ISE做工程，刚开始学起来感觉怎么用怎么不顺，因为以前用的是quartusII，比较熟悉了，何况还是老师在教，所以感觉还是很好用，刚刚开始使用ISE，界面感觉设计的不舒服，什么都感觉不舒服，编译一次还要比quartusII要花更跟多的时间，要一步一点下去，一个字：烦！不过当用ISE完成第一个例程的时候才慢慢感觉好点了，可以从每一部操作中看清都做了些什么，以前用quartusII只是编译自己写得vhdl文件，现在都是拿别人写好的还有自动生成的来学习，几个例程学习以后，发现在xilinx里面可以嵌三种cpu，一个是Xilinx主推的32-bit嵌入式软核叫MicroBlaze，一个就是Powerpc，最后就是picoblaze了，其他的就不说了。这个picoblaze，我想对xilinx有所了解的都知道，PicoBlaze是 8位微处理器，是Xilinx公司为Virtex系列FPGA、Spartan-Iitxi系列FPGA和CoolRunner-II系列CPLD器件设计嵌入式专用IP Core。它解决了常量编码可编程状态机（KCPSM）的问题(后面的都是最新版本kcpsm3的参数)。这一模块只占用Sparta-3 XC2S200E资源的5%（96 slices）（Kcpsm3编译器的，这里比以前的版本kcpsm和kcpsm2要多些，功能也强了）。PicoBlaze只用了如此少的资源，但其速度却可达到40MIPS以上。PicoBlaze提供59条不同的指令，16个寄存器（s0～sf），学过单片机的都知道，单片机有只有一百多条指令，我们用起来都感觉吃力，猜想在这里面不知道该怎怎么用了吧，其实picoblaze就是他名字说得，实现状态机和简单的控制就行了，这些指令对他来说就差不多了，单片机里面只有一个累加器A和一个用于做乘法的寄存器B，其他的都不与这两个不一样，而在picoblaze中，这十六个都是一样的，没有区别，所以在使用中不用担心了，只是他也就没有了乘法的功能了，要在这里做乘法只能自己写程序了。他还有256个直接或间接的可设定地址的端口，1个可屏蔽的中断，这个中断的入口地址为0x3ff，所以在系统中如果有多个中断源这就要我们自己趋势线中断管理了。最后它是一个由VHDL实现的软处理器，可以在各种FPGA和CoolRunnerII CPL，sparten3E上实现，设计灵活方便；因此，PicoBlaze将在基于可编程逻辑和MCU的应用领域中发挥积极的作用。其较高的处理性能和较少的资源占用，预示其具有更加广泛的应用前景。最有说服力的例子就是在美国纽约的时代广场的JP Morgan Chase大楼，有一块硕大的LED广告屏。这块广告屏在当时(2004年)是世界上最大的高亮解析度的LED显示屏，而驱动这块显示屏的，正是PicoBlaze，整个设计中用到了10块XC2V1000 Virtex-II, 323块XC3S200 Spartan-3, 以及333块XCF00 Platform Flash PROM和3800块XC9572XL72 PLD宏单元。使用到的PicoBlaze的数量更是超过了1000个。其基本应用框架如下图所示。

内部结构

从这里看 picoblaze

Picoblaze在ISE下面的使用：Picoblaze 的生成是利用kcpsm3.exe编译手工编写的psm文件生成的，这个编译器是由xilinx免费提供的，都是可以从xilinx的官网上下到的最新的，下载是要有xilinx的一个account，可以从网上免费申请的，在xilinx网上下载资料都要这个账号的。在网上搜索到picoblaze的压缩包后按照要求填写一些资料就可以下载了，Assembler目录下的就是编译器，主要是下面这么几个KCPSM3.EXE(KCPSM3的汇编程序 ),ROM_form.vhd(生成ROM的vhd文件模版)，ROM_form.coe(生成ROM文件的v文件模版)，ROM_form.v(生成ROM所需的系数的模版), cleanup.bat(批处理文件，能自动清理KCPSM3.EXE对*.psm汇编后产生的文件).使用流程如下：1.首先在文本编辑器中用特定指令实现功能模块，并以psm格式保存；2. 然后在当前工作目录下在命令提示符下面调用kcpsm3 <文件名.psm>生成符合能够存放在Block Memories中的ROM格式的vhd文件或者v文件，将vhd文件(或者v文件)作为PicoBlaze的Program在ISE设计中以供调用；3. 在ISE中建立一个工程，写一个顶层文件，将kcpsm3，program，transmitter和receiver等各模块包括进来，在这里使用UART的目的是将其作为PicoBlaze的控制台，分别用transmitter和receiver作PicoBlaze的输入控制和输出显示通道。在顶层文件中加入kcpsm3的例化语句。4. 编辑UCF文件，指定FPGA的输入输出管脚。5. 然后就可以在ISE下面综合，，实现，生成下载文件下载验证了。