電子發(fā)燒友App
MicroBlaze是AMD-Xilinx提供的一個可以在FPGA中運行的嵌入式軟核IP，其本質(zhì)是一個32位RISC處理器軟核，可以在150MHz時鐘下，提供125 D-MIPS性能，具有運行速度快、占用資源少、可配置性強等優(yōu)點。
今天主要是搭建一個通用MicroBlaze最小系統(tǒng)+一個外設(shè)，最后固化程序到FPGA。
縮略詞索引：
MB-MicroBlaze
環(huán)境平臺
win10 vivado 2020
Vitis 2020
FPGA部分搭建
一個完整的MB系統(tǒng)，包括四個方面：CPU、時鐘、 DDR 和外設(shè)，其中CPU不用說就是MB，DDR不是必須的，根據(jù)硬件選擇，如果沒有DDR時候選擇內(nèi)部RAM使用需要選擇大一點，所以下面分成兩種情況建立最小系統(tǒng)。
不帶DDR的MB最小系統(tǒng)-通用系統(tǒng)
第1步
搭建Vivado系統(tǒng)，不過多贅述了！
第2步
點擊 Create Block Design，創(chuàng)建一個 BD 文件，并命名為MB_block。
第3步
單擊添加 IP 圖標(biāo)，然后輸入關(guān)鍵字 MicroBlaze。
雙擊將MB添加到 BD 文件中：
第4步
添加時鐘，在添加IP圖標(biāo)位置輸入關(guān)鍵字Clocking Wizard。
雙擊將Clocking Wizard添加到BD文件中。
第5步-此步可不加
時鐘設(shè)置，雙擊Clocking Wizard對時鐘進(jìn)行配置。
輸入時鐘根據(jù)硬件進(jìn)行選擇，我的硬件是一個單端50MHz時鐘，輸出時鐘參數(shù)如下：
clk_out1作為MB的運行時鐘，這里設(shè)置為100MHz，而clk_out2的200MHz是作為DDR控制器的運行時鐘。
勾選locked作為后續(xù)電路的復(fù)位信號。
其他頁面默認(rèn)即可，點擊【OK】完成設(shè)置。
第6步
MB設(shè)置，在 BD 文件中，雙擊 MB 圖標(biāo)，對其進(jìn)行配置，第一頁配置參數(shù)如下圖所示：
注意圖中圓圈是需要勾選的，允許外部存儲 BRAM 作為程序運行緩沖區(qū)，方框部分是軟核的頻率、面積和性能三方面的綜合結(jié)果（三方不可同時兼得）。
點擊【Next】，進(jìn)行下一界面進(jìn)行設(shè)置：
界面默認(rèn)，點擊【Next】：
按照上圖設(shè)置，點擊【Next】：
界面默認(rèn)，點擊【Next】：
按照上圖設(shè)置，允許 AXI 數(shù)據(jù)流。修改完成之后點擊 【OK】 ?即可。
上面主要修改三個部分：第一頁允許外部存儲 BRAM 作為程序運行緩沖區(qū)；第三頁設(shè)置Cache基地址和長度；第五頁是允許AXI數(shù)據(jù)流，用來訪問外部DDR。
第7步
讓BD自動完成設(shè)置，點擊Run Block Automation完成剩下的設(shè)置。
彈出的界面默認(rèn)即可，時鐘使我們上面第4步Clocking Wizard生成的，Local Memory 選擇 32KB，因為沒有外部存儲器。
第8步
引出相關(guān)引腳。
組合鍵 【Ctrl+T】 引出引腳。
第9步
驗證目前設(shè)計的正確性：
目前這一步已經(jīng)完成了最小系統(tǒng)設(shè)計。
第10步
修改引腳名稱。
第11步
導(dǎo)出BD，按照下圖位置：
設(shè)置路徑，設(shè)置BD名稱：
路徑下就生成了一個tcl文件，同理也可以使用下面命令實現(xiàn)相同功能：
write_bd_tcl [你的路徑]/xxx_bd.tcl
第16步
上面就完成了整個最小系統(tǒng)搭建，接下來搭建帶帶DDR的MB最小系統(tǒng)，然后我們以這個最小系統(tǒng)為例說明其為什么具有通用性。
帶DDR的MB最小系統(tǒng)
第1步
搭建Vivado系統(tǒng)，不過多贅述了！
第2步
點擊 Create Block Design，創(chuàng)建一個 BD 文件，并命名為MB_block。
第3步
單擊添加 IP 圖標(biāo)，然后輸入關(guān)鍵字 MicroBlaze。
雙擊將MB添加到 BD 文件中：
第4步
添加時鐘，在添加IP圖標(biāo)位置輸入關(guān)鍵字Clocking Wizard。
雙擊將Clocking Wizard添加到BD文件中。
第5步
時鐘設(shè)置，雙擊Clocking Wizard對時鐘進(jìn)行配置。
輸入時鐘根據(jù)硬件進(jìn)行選擇，我的硬件是一個單端50MHz時鐘，輸出時鐘參數(shù)如下：
clk_out1作為MB的運行時鐘，這里設(shè)置為100MHz，而clk_out2的200MHz是作為DDR控制器的運行時鐘。
勾選locked作為后續(xù)電路的復(fù)位信號。
其他頁面默認(rèn)即可，點擊【OK】完成設(shè)置。
第6步
MB設(shè)置，在 BD 文件中，雙擊 MB 圖標(biāo)，對其進(jìn)行配置，第一頁配置參數(shù)如下圖所示：
注意圖中圓圈是需要勾選的，允許外部存儲 BRAM 作為程序運行緩沖區(qū)，方框部分是軟核的頻率、面積和性能三方面的綜合結(jié)果（三方不可同時兼得）。
點擊【Next】，進(jìn)行下一界面進(jìn)行設(shè)置：
界面默認(rèn)，點擊【Next】：
按照上圖設(shè)置，點擊【Next】：
界面默認(rèn)，點擊【Next】：
按照上圖設(shè)置，允許 AXI 數(shù)據(jù)流。修改完成之后點擊 【OK】 ?即可。
上面主要修改三個部分：第一頁允許外部存儲 BRAM 作為程序運行緩沖區(qū)；第三頁設(shè)置Cache基地址和長度；第五頁是允許AXI數(shù)據(jù)流，用來訪問外部DDR。
第7步
讓BD自動完成設(shè)置，點擊Run Block Automation完成剩下的設(shè)置。
彈出的界面默認(rèn)即可，時鐘使我們上面第4步Clocking Wizard生成的。
第8步
引出相關(guān)引腳。
上圖界面選擇clk_in1，組合鍵 【Ctrl+T】 引出引腳：
第9步
驗證目前設(shè)計的正確性：
目前這一步已經(jīng)完成了最小系統(tǒng)設(shè)計，下面開始DDR設(shè)計。
第10步
添加DDR控制器：
添加IP界面，輸入關(guān)鍵字memory interface generator
雙擊memory interface generator后再BD中添加MIG：
第11步
設(shè)置MIG IP。
雙擊 mig_7series_0，進(jìn)行如下配置：
注：如果system clock的頻率在199-201MHz之間，這里會出現(xiàn)一個use system clock 的選項，意思就是用系統(tǒng)時鐘作為參考時鐘
后面全部默認(rèn)點擊【NEXT】即可。
將MIG的線按照下圖進(jìn)行連接：
第12步
添加外設(shè)，我們主要添加串口，負(fù)責(zé)調(diào)試。
雙擊 UART，將波特率改為 115200：
第13步
再點擊 Run connection Automation，再彈出來的窗口中把所有選項勾選上，再點擊【OK】 即可。
驗證設(shè)計：
第14步
修改引腳名稱，因為這部分將作為一個最小系統(tǒng)供后續(xù)使用。
第15步
導(dǎo)出BD，按照下圖位置：
設(shè)置路徑，設(shè)置BD名稱：
路徑下就生成了一個tcl文件，同理也可以使用下面命令實現(xiàn)相同功能：
write_bd_tcl [你的路徑]/xxx_bd.tcl
測試及固化程序
第1步
建立一個新的Vivado工程。
第2步
導(dǎo)入上一節(jié)生成的最小系統(tǒng)：
選擇tcl文件，確定即可
這樣就生成了一個最小系統(tǒng)：
第3步
添加Clocking Wiard，按照下圖進(jìn)行設(shè)置
第4步
添加一個AXI-GPIO，按照下圖設(shè)置：
后面控制三個LED等。
第5步
點擊 Run connection Automation，再彈出來的窗口中把所有選項勾選上，再點擊【OK】 即可。
第6步
導(dǎo)出硬件
將 bd 文件導(dǎo)出為 tcl 腳本之后，繼續(xù)對工程進(jìn)行完善。
選中 xxx.bd,右單擊然后選擇 Generate Output Products。
第7步
在彈出來的窗口中，如下圖所示，然后單擊【OK】。
第8步
選中 XXX.bd，右單擊然后選擇 Create HDL Wrapper，在彈出來的窗口中直接點擊【OK】。
第9步
添加一個名為 mb_test.xdc 的約束文件，并添加約束(物理約束需要根據(jù)自己硬件選擇)。
第12步
單擊下列圖標(biāo)產(chǎn)生 Bit 文件。
第13步
生成 Bit 文件之后，單擊 File-Export-Export Platform...
第14步
TOOLs-->Launch Vitis IDE
選擇工作文件夾。
創(chuàng)建Platform
選擇上一步生成的Platform（XSA文件）
右擊，build project
無問題后繼續(xù)后面步驟。
第15步
創(chuàng)建App
【NEXT】
【NEXT】
輸入App名稱：
【NEXT】
選擇Hello World模板。
【FINISH】
第16步
helloworld.c源碼我們先不修改。
右擊 HelloWorld-->Debug As-->Debug Configurations
設(shè)置好參數(shù)，使用Vitis自帶的串口工具，運行后即可看到打印信息。
接下來就是添加GPIO驅(qū)動，和上面操作一樣，這里有個小技巧，在建立完App后，點擊下圖位置：
導(dǎo)入官方提供的歷程就可以了。
同樣HelloWorld-->Debug As-->Debug Configurations后進(jìn)行調(diào)試即可。
下面說明固化過程。
第17步
固化第一步，生成bit文件，點擊XIlinx-->Program Device
記住箭頭部分生成的bit文件，同時選擇方框內(nèi)編譯出的elf文件。
固化第二步，下載固化FLASH，點擊XIlinx-->Program Flash
箭頭選擇板卡上FLASH的FLASH，方框選擇上一步生成的bit文件（默認(rèn)dowload.bit）。
點擊【Program】，完成后重新上電即可。
總結(jié)
今天簡單演示了一個MB小例子。
審核編輯：劉清
工商網(wǎng)監(jiān)
評論