Geum.ru

И. И. Шагурин московский инженерно-физический институт ( государственный университет ) проектирование "систем на кристалле" с использованием среды xilinx edk вдоклад

Вид материалаДоклад
Подобный материал:

УДК 621.382(06) Микроэлектроника




В.А. ШАЛТЫРЕВ, И.И. ШАГУРИН

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


ПРОЕКТИРОВАНИЕ “СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ”

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДЫ XILINX EDK


В докладе рассматриваются вопросы проектирования “систем на кристалле” на базе ПЛИС серий FPGA с использованием среды Xilinx Embedded Development Kit. Описываются состав данной среды и некоторые особенности ее применения.


Пакет Embedded Development Kit (EDK) предлагается фирмой Xilinx в качестве инструмента разработки и отладки встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС типа FPGA.

Среда разработки EDK позволяет проводить полный цикл по разработке “системы на кристалле” (СНК), реализуемой в ПЛИС. Для этого в состав пакета включены следующие элементы:

1) средства разработки аппаратной системы, включающие программы для создания, моделирования и объединения в единую микропроцессорную систему различных IP-ядер;

2) средства для реализации разработанной аппаратной системы на выбранном кристалле ПЛИС, включающие программы для трансляции логических описаний в логические примитивы, соответствующие используемым семействам ПЛИС, размещения компонентов системы на кристалле, разводку связей системы и программы для проведения конфигурирования ПЛИС;

3) средства разработки и отладки программного обеспечения для разрабатываемой СНК, в том числе компиляторы из языков высокого уровня (С или С++) в ассемблерный код процессорных ядер MicroBlaze или PowerPC.

Все описанные программные средства объединены в общую управляющую оболочку и в совокупности позволяют провести полную разработку СНК и ее программного обеспечения.

В лаборатории “Микропроцессорные системы” МИФИ проведена разработка специализированного блока высокоскоростной обработки информации, реализуемого на основе ПЛИС семейства Virtex4. Блок содержит в своем составе микропроцессорное ядро MicroBlaze, контроллеры UART, SDRAM, EMAC и специализированное пользовательское ядро для обработки потока информации. В результате была получена система, позволяющая проводить обработку потока информации со скоростью более 1 Мб/с при объединении одного блока обработки и управляющего ПК в локальную вычислительную сеть Ethernet.

В ходе проведения этой работы разработана и проверена на практике методика разработки СНК. Созданная методика позволяет проводить разработку СНК на основе микропроцессорных ядер семейства MicroBlaze. В состав СНК могут быть включены как стандартные IP-ядра, поставляемые в комплекте среды Xilinx EDK, так и специализированные IP-ядра, разрабатываемые в соответствии с задачами, для решения которых предназначена данная микропроцессорная система.

Разрабатываемые IP-ядра предназначены для объединения с процессорным ядром посредством шины On-Chip Peripheral Bus (OPB), соответствующей спецификации фирмы IBM. Данная шина допускает объединение до 16 ведущих и неограниченного количества ведомых устройств, что существенно расширяет возможности разрабатываемых СНК.

Среда EDK позволяет проводить не только синтез СНК, но и обеспечивает возможность оптимизации размещения синтезированных структур на кристалле ПЛИС с последующей оценкой временных параметров полученных систем.

Разработанная методика будет расширена для обеспечения возможности использования в составе проектируемых СНК процессорных ядер семейства PowerPC, которые аппаратно реализованы в семействе ПЛИС Virtex II Pro фирмы Xilinx.


Список литературы


1. Embedded System Tools Reference Manual EDK 6.3i (UG111 v3.0, August 20, 2004).

2. В. Зотов, “Embedded Development Kit – система проектирования встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС серий FPGA фирмы Xilinx”, Компоненты и технологии, № 4, 2004.

3. А. Попович, “Применение технологии разработки “систем на кристалле” на платформе ПЛИС”, Компоненты и технологии, № 4, 2004.

4. Development System Reference Guide (EDK Documents).

5. On-Chip Peripheral Bus Architecture Specifications v.2.1 (International Business Machines Corporation, 4/17/01, Document No. SA14-2528-02).


______________________________________________________________________

ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 1