手把手課堂：簡(jiǎn)單MicroBlaze微控制器的理念

　　嵌入式微控制器對(duì)復(fù)雜程度各異的多種應(yīng)用而言都很普遍。賽靈思 (Xilinx)自2000年以來始終致力于推出固化的（PowerPC® 405 和 PowerPC 440）以及基于構(gòu)造 (MicroBlaze™) 的嵌入式微處理器。MicroBlaze 的顯著優(yōu)勢(shì)在于能滿足復(fù)雜應(yīng)用的需求，有些情況下除了運(yùn)行簡(jiǎn)單的通用應(yīng)用而外還能運(yùn)行操作系統(tǒng)。

　　設(shè)計(jì)人員能夠在當(dāng)前所有的賽靈思架構(gòu)中實(shí)施 MicroBlaze 軟處理器，在不同產(chǎn)品系列間實(shí)現(xiàn)方便的轉(zhuǎn)換，獲得無與倫比的靈活性。但是，MicroBlaze系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要在70多種參數(shù)中選擇，而且還要借助一系列功能強(qiáng)大的嵌入式工具，如果應(yīng)用只需要簡(jiǎn)單的微控制器，那么這種設(shè)計(jì)方法可能反倒不實(shí)用了。

　　但是，利用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，用戶可以開發(fā)構(gòu)造簡(jiǎn)單的預(yù)配置MicroBlaze微控制器，并方便快捷地將其添加到任何FPGA設(shè)計(jì)中。可將控制器的實(shí)例直接加入HDL。用戶能在標(biāo)準(zhǔn)的FPGA設(shè)計(jì)流程中直接使用，無需特殊的腳本或復(fù)雜的步驟。僅需三個(gè)文件即可啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作，包括兩個(gè)硬件實(shí)施文件和一個(gè)軟件定義文件。這種方法使工程師不用學(xué)習(xí)或者只需很少量的學(xué)習(xí)就能快速啟動(dòng)FPGA嵌入式設(shè)計(jì)工作。

　　在ISE® 11.1中啟動(dòng)MicroBlaze軟件開發(fā)工作，可使用獨(dú)立的軟件開發(fā)套件 (SDK) 進(jìn)行C和C++應(yīng)用的創(chuàng)建和調(diào)試，而無需全面的嵌入式開發(fā)套件(EDK)。

　　微控制器預(yù)配置了兩種選項(xiàng)，UART和調(diào)試。表1顯示了根據(jù)微控制器配置不同而給出的各種FPGA系列的尺寸估算值。此外，Virtex®器件使用了兩個(gè)Block RAM，而Spartan®器件使用四個(gè)Block RAM。對(duì)應(yīng)用代碼進(jìn)行調(diào)試后，用戶即可移除調(diào)試選項(xiàng)，以減小控制器的尺寸。例如，Spartan-6微控制器僅需要220個(gè)切片。

　　微控制器概覽

　　簡(jiǎn)單MicroBlaze微控制器包含的組件有32位MicroBlaze處理器、8KB RAM/ROM、帶64KB尋址空間的32位用戶接口、中斷支持、可選UART以及可選的JTAG調(diào)試接口。圖1顯示了系統(tǒng)方框圖。

　　根據(jù)需要以及實(shí)施工具允許的范圍，時(shí)鐘輸入可高可低。有效高電平復(fù)位輸入與輸入時(shí)鐘內(nèi)部同步。中斷輸入信號(hào)可提供中斷支持，微控制器提供服務(wù)時(shí)用中斷確認(rèn)輸出進(jìn)行確認(rèn)。此外，簡(jiǎn)單的地址映射用戶接口也同步于時(shí)鐘，支持用戶定制。圖2顯示了用戶接口的時(shí)序。可將字節(jié)啟用用于字節(jié)和半字事務(wù)處理。