|
- UID
- 1023229
- 来自
- 中国
|
完整的板级系统的组成框图如图3所示，它除了基本系统以外，还包括1片10Mbps/100Mbps自适应以太网PHY芯片、320×240彩色STN LCD、10位×3通道视频DAC和2个PS2接口。使用以上完整的板级系统可以实现简单的网络和人机界面应用，再配以μClinux操作系统即可实现一个完整的计算机系统。
3 内核的集成、仿真与验证
内核的集成、仿真与验证是建立本平台的难点。要实现上述所有功能，除了OpenRISC1200 CPU外，至少还需要以下IP：
·Wishbone总线互连；
·CPU Debug模块；
·通用I/O控制器；
·片内高速RAM控制器；
·16550兼容UART控制器；
·Memory控制器；
·10Mbps/100Mbps自适应以太网MAC控制器；
·VGA/LCD控制器；
·8042兼容PS/2控制器。
以上多数IP可以从OpenCores获得，像通用I/O控制器和片内高速RAM控制器这类简单的IP，可以自己编写。不过需要注意的是，为了使系统能够正确地运行或者获得更好的综合效果，多数IP在集成时都要进行修改。需要修改的IP及其修改内容如下：
·OR1200：通用寄存器组、缓存、MMU使用的RAM块需要针对Synplify进行修改，以便能够综合到M4K RAM块中，MMU、DSP MAC单元根据需要决定是否在配置中去掉，以提高速度，减少逻辑资源的占用；
·Wishbone总线互连：添加空穴地址空间的访问处理；
·UART控制器：数据接收和发送FIFO需要针对Synplify进行修改，以便能够综合到M4K RAM块中；
·Memory控制器：添加复位后的默认值配置，以便系统可以选择从Flash或者SRAM启动；
·以太网控制器：控制寄存器和FIFO需要针对Synplify进行修改，以便能够综合进M4K RAM块中，并且需要添加对不支持Burst模式的Wishbone总线互连接口的支持；
·VGA/LCD控制器：显示FIFO需要针对Synplify进行修改，以便能够综合进M4K RAM块中，并且需要修改对扫描时钟输出的控制。
使用以上IP构建的系统内核的结构框图如图4所示。中间模块是Wishbone总线互连IP，它有8个主设备、8个从设备接口。OR1200的指令和数据接口各占用了一个主设备接口。Debug模块需要访问存储空间，因此也用了一个主设备接口。以太网控制器使用主存储器来存储、获得数据，VGA/LCD控制器使用主存储器获得显示缓冲数据，因此它们也都占用了一个主设备接口。以太网、VGA/LCD和Memory控制器的控制寄存器空间各占用了一个从设备接口，Memory控制器的存储器空间占用了一个从设备接口，其余的UART、PS/2、I/O和片内RAM控制器各占用了一个从设备接口。
为保持软件的兼容性，在设置Wishbone总线互连IP各个主设备和从设备的地址以及分配中断号时，需要符合ORP标准。ORP(OpenRISC Reference Platform)是一个对基于OpenRISC处理器的系统的定义，它包括存储器空间、外围设备的地址定义和中断向量的分配。其作用是标准化基于OpenRISC的硬件和软件的设计，提高软件可重用性并缩短硬件设计的验证时间。
在进行完各个IP的单独测试后，使用OR1200的软件开发包GCC对系统引导程序和μClinux进行编译，并将得到的二进制文件嵌入到存储器仿真文件中，对系统的初始化、引导和操作系统的启动进行仿真。
在仿真成功后，进行了下载验证。由于使用的EP1C12器件的逻辑容量有限，无法同时实现以上所有功能，因此设计了两个配置方案，分别面向网络和个人终端。前者具备以太网功能，但是没有PS/2和VGA/LCD控制器，后者相反。使用Synplify和QuartusII软件对个人终端配置的系统进行综合、布局布线后，系统速度和各模块所占逻辑单元LEs(Logic Elements)的情况如表1所示。
实际下载验证证明，以上两种配置都可以40MHz的速度运行μClinux系统。目前，已经选定使用该系统作为基于SoPC的数控系统的基础实现平台。 |
|
