基于AXI總線的MicroBlaze雙核SoPC系統(tǒng)設計

　　目的是利用嵌入在Xilinx FPGA中的MicroBlaze核實現(xiàn)基于AXI總線的雙核嵌入式系統(tǒng)設計以及共享實現(xiàn)LED燈的時控。對于共享實現(xiàn)LED燈時控的方法是通過在兩個低速總線之間加入一個axi2axi_connector實現(xiàn)axilite總線上的slave共享。對于實現(xiàn)雙核之間的通信主要方法是利用mailbox和mutex完成核間通信。硬件平臺采用的是Xilinx FPGA Spartan -6 Atlys板，軟件平臺是Xilinx EDK，主要使用的是XPS(硬件設計)和SDK(軟件設計)，開發(fā)出了運行在FPGA上的基于MicroBlaze雙核的嵌入式系統(tǒng)，得出了核間通信的可行性以及共享slave實現(xiàn)LED燈時控的實用性。

　　前言

　　當前Xilinx新版本ISE系列產(chǎn)品基于AXI總線的趨勢越來越明顯，AXI總線是ARM高級微控制器總線結(jié)構(gòu)的一部分，擁有高產(chǎn)率、高靈活、廣泛IP可用性等優(yōu)勢。MicroBlaze多核處理器可以實現(xiàn)彼此之間快速通訊以及并行處理計算等，可以提高處理問題的速度，具有良好的可行性和實用性，而兩者的結(jié)合是當前開發(fā)的新發(fā)展，通過Xilinx ISE系列軟件可以很方便地進行硬件設計(XPS中)以及相應的軟件(SDK中)設計。FPGA設計相比ARM設計也存在優(yōu)勢，不是固定的芯片實現(xiàn)，也是可以通過用戶自定義IP核，可以嵌入所希望的系統(tǒng)來實現(xiàn)相應的功能[1]。因此，選擇設計基于AXI總線的MicroBlaze雙核嵌入式系統(tǒng)是當前的開發(fā)趨勢，同時Xilinx的Atlys板為實驗的可行性提供了硬件平臺。

　　硬件設計方案

　　本文將會簡要介紹基于AXI總線的MicroBlaze雙核嵌入式系統(tǒng)設計[2~3]，并分別對兩個核進行LED燈時控的操作，即進行軟件設計，檢驗硬件設計的實用性。如圖1 是實現(xiàn)上述功能的系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)設計簡圖。

　　下面簡要對功能模塊進行解釋和介紹：本系統(tǒng)中，使用的是Xilinx產(chǎn)品Spartan-6系列的Atlys硬件電路板實現(xiàn)硬件設計的嵌入。硬件設計中，通過axi2axi_connector實現(xiàn)axilite總線上的slave共享，可以簡化設計，同時兩個MicroBlaze核可以平等地享有slave，實現(xiàn)相應的軟件設計，兩個MicroBlaze核之間協(xié)同處理工作，使用AXI總線互連，可以利用mailbox和mutex實現(xiàn)核間通信，使用共享內(nèi)存bram_block減少核間通信負擔，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)兩個MicroBlaze核共享使用RS232_Uart輸出信息，通過axi_ intc和axi_timer對自定義的led_ip核進行控制，軟件設計完成后，可以使用XPS中的XMD對兩個核進行操作，實現(xiàn)軟件設計結(jié)果的驗證。