XILINX MicroBlaze Soft Processor Core System -käyttöopas

Pikaopas:
MicroBlaze Soft -prosessori Vitis 2021.1:lle

JOHDANTO

Tämä pika-aloitusopas opastaa sinua luomaan MicroBlaze™-perusprosessorijärjestelmän käyttämällä esiasetettuja prosessorimalleja.
Kääntöpuolelta löytyy lisäresursseja ja tietoja, joiden avulla voit räätälöidä MicroBlaze-prosessorijärjestelmän tarkan suunnittelusi mukaan. Ominaisuuksiin kuuluu:

- Rojaltivapaa
– Erittäin konfiguroitavissa
– Korkea suorituskyky
- Virta vähissä
– Linux- ja RTOS-tuki
– Ilmaiset kehitystyökalut

Mikä on MicroBlaze-prosessori?

MicroBlaze on Xilinxin pehmeä prosessoriydin, joka on optimoitu Xilinx-laitteiden sulautettuihin sovelluksiin. MicroBlaze-prosessori on helppokäyttöinen, ja se tarjoaa joustavuutta valita oheislaitteiden, muistin ja liitäntöjen yhdistelmä tarpeen mukaan.
MicroBlaze-prosessoria käytetään yleisesti yhdessä kolmesta esiasetetusta kokoonpanosta, kuten alla olevassa taulukossa on esitetty: yksinkertainen mikro-ohjain, joka käyttää paljasmetallisovelluksia; reaaliaikainen prosessori, jossa on välimuisti ja muistin suojausyksikkö, joka on liitäntä tiukasti kytkettyyn sirun muistiin, jossa on FreeRTOS; ja lopuksi sovellusprosessori, jossa on muistinhallintayksikkö, joka käyttää Linuxia. Taulukko (alla) näyttää suorituskyky- ja käyttöarviot näille kokoonpanoille Artix®-7-laitteella.

*Perustuu XC7A200T -3 nopeusluokan laitteisiin
MicroBlazea voidaan käyttää erillisenä prosessorina kaikissa Xilinx FPGA:issa tai apuprosessorina Zynq® SoC -järjestelmässä. Se voidaan myös määrittää lisäämään tamper-suojaus ja vikasuojaus konfiguroimalla lukitusvaihetilassa sekä tarjoamalla yhden tapahtuman häiriöiden lieventämisen kolminkertaisella modulaarisella redundanssilla. Mallit, joissa on useita prosessoreita, voidaan korjata samanaikaisesti käyttämällä Xilinx Vitis™ Unified Software Platform -ohjelmistoalustaa.

ENNEN KUIN ALOITAT

Tämä pika-aloitusopas olettaa, että kohdistat Xilinx-kehityslevyn. Jos tämä levy tulee Xilinx-korttikumppanilta, sinun on ladattava uusimmat levyt ja examphankkeisiin Vivadossa. Katso FAQ-osiosta (seuraava sivu) linkkejä joihinkin kumppaneihimme.

LAITTEISTON KEHITYS

• Käynnistä Vivado® Design Suite (2021.1 tai uudempi).
• Valitse Työkalut-kohdasta Vivado Store. Valitse Taulut-välilehti ja napsauta sitten Päivitä vasemmassa alakulmassa ladataksesi luettelon uusimman version.
• Kun lataus on valmis, valitse Open Example projekti.
• Kun ohjattu toiminto avautuu, lue tiedotusteksti ja napsauta Seuraava.
• Ennen kuin valitset mallin, napsauta vasemmasta alakulmasta uudelleen Päivitä.
• Valitse malleista MicroBlaze Design Presets ja napsauta sitten Seuraava.
• Anna projektin nimi ja sijainti projektille files ja napsauta Seuraava.
• Valitse kohdetaulu ja napsauta Seuraava.
• Valitse Mikrokontrolleri ja napsauta Seuraava.
• Napsauta nyt Valmis luodaksesi projekti ja Block Design avautuu.
• Kaksoisnapsauta MicroBlaze-lohkoa kaaviossa.
• Huomaa Predefined Configurations -kohdassa, että MicroBlazen kokoonpanoasetukset ovat erilaisia, mukaan lukien vasemmalla olevassa taulukossa mainitut. Napsauta Peruuta säilyttääksesi nykyiset asetukset.
• Tallenna malli nyt painamalla Ctrl + S tai napsauttamalla File→ Tallenna lohkosuunnittelu.
• Luo seuraavaksi bittivirta, joka sisältää FPGA:n konfigurointitiedot, valitsemalla Luo bittivirta.
• Käynnistä Synteesi- ja toteutusajot, napsauta Kyllä. Rakennuksen tila näkyy Vivadon oikeassa yläkulmassa. Valmis tarkoittaa valmistumista.
• Kun olet valmis, napsauta OK avataksesi toteutettu suunnittelu.
• Napsauta päätyökalurivillä File ja valitse Vie → Vie laitteisto. Valitse Sisällytä bittivirta -valintaruutu ja varmista, että se on viety samaan projektiin, ja napsauta OK.
• Aloita ohjelmistokehitys tällä MicroBlaze-prosessorilla valitsemalla työkalupalkista Työkalut → Käynnistä Vitis IDE. Vitis avaa ja tuo nyt laitteistoalustan, mukaan lukien MicroBlaze μP:n.

OHJELMISTON KEHITYS

• Kun Vitis käynnistyy, napsauta Selaa… valitaksesi saman projektin sijainnin kuin työtila ja napsauta sitten Launch.
• Valitse Luo sovellusprojekti ja napsauta sitten Seuraava.
• Napsauta Luo uusi alusta laitteistosta (XSA) -välilehteä ja napsauta sitten Selaa.
• Vahvista projektisi sijainti ja valitse XSA file ja napsauta Avaa ja napsauta sitten Seuraava.
• Aseta projektin nimeksi Hello_world ilman välilyöntejä.
• Aseta Järjestelmäprojekti arvoon "levysi nimi"_järjestelmä ilman välilyöntejä ja napsauta sitten Seuraava.
• Napsauta Seuraava, valitse Hello World -malli ja napsauta Valmis.
• Laajenna src-kansio ja kaksoisnapsauta HelloWorld.c to view ja muokkaa lähdekoodia.
• Napsauta rakentamispainiketta rakentaaksesi projektisi.
• Näet kaksi tärkeää kansiota Explorer-ikkunassa:

Hello_world sisältää kaikki binaarit, .C ja .H (otsikko) files mb_preset_wrapper sisältää levytukipaketin (bsp) -kansion – Ohjelmistoohjaimet, ohjelmiston tekniset tiedot ja Makefile.

• Varmista, että kohdekorttisi on päällä ja kytketty isäntätietokoneeseen USB-J:n kauttaTAG portti – tämä portti toimii myös USB-UART-liitäntänä MicroBlaze-prosessoriin.
• Napsauta ylätyökalupalkissa Xilinx → Ohjelmoi laite ja sitten Ohjelmoi uudelleen ohjelmoimaan FPGA laitteistosi mukaan.

OHJELMISTON KEHITYS (jatkoa)

• Aseta UART-pääte sarjaliikennettä varten napsauttamalla Ikkuna → Näytä View…, laajenna sitten Pääte-kansio ja kaksoisnapsauta Pääte.
• Avaa pääte napsauttamalla -kuvaketta oikeassa alakulmassa.
• Valitse Sarjapääte ja käytä seuraavia asetuksia:
  Käytä oikeaa COM-porttia
  Tiedonsiirtonopeus: 115200
  Databitit: 8
  Pariteetti: Ei mitään
  Pysäytysbitit: 1
  Virtauksen ohjaus: Ei mitään
  Aikakatkaisu (s): 5
• Napsauta OK.
• Lataa nyt sovellus napsauttamalla sitä hiiren kakkospainikkeella
  Hello_world-projekti ja valitse Suorita… Valitse Käynnistä
  Laitteisto (Single Application Debug) ja napsauta sitten OK.
• Ohjelmasi käynnistyy, ja sinun pitäisi nähdä "Hello World" ponnahtaa sarjapäätteen sisällä.
• Onnittelut! Olet luonut ensimmäisen MicroBlaze-prosessorisovelluksesi.
• Nyt voit yrittää rakentaa ja ajaa muita exampsovellukset, kuten tarjotut:

UKK ja LISÄRESURSSIT

• Kuinka lataan kolmannen osapuolen levyt Vivado example designs?
• Kuten Vivadossa näkyy, lataa uusimmat levyt ja päivitä example projekteja.
• Mistä minun pitäisi alkaa oppia lisää MicroBlaze-prosessorista?
  Vieraile MicroBlaze Design Hubissa. Se sisältää linkkejä dokumentaatioon, wikeihin ja video-opetusohjelmiin, jotka tarjoavat paljon tietoa. Suurin osa tämän UKK:n dokumenttilinkeistä löytyy myös sieltä.
• Mistä löydän tarkkoja tietoja MicroBlaze-prosessorista?
  Siirry: UG984 – MicroBlaze Processor Reference Guide.
• Kuinka voin arvioida määritetyn MicroBlaze-prosessorini koon ja suorituskyvyn?
  Siirry kohtaan: MicroBlaze Performance Metrics aloituskohtana.
• Mistä löydän kattavamman opetusohjelman?
  Siirry kohtaan: UG940 – Lab 3: Embedded MicroBlaze -prosessorin käyttäminen.
• Mistä saan lisätietoja Vivado-työkalusuunnittelun luomisesta?
  Vieraile Vivado Design Hubissamme.
• Pitääkö minun olla Vivado-työkaluissa aloittaakseni Vitis?
  Ei. Vitis on yhtenäinen ohjelmistoalusta, joka voidaan käynnistää itsenäisesti Vivadosta. Tarvitset kuitenkin Vitin alustan tai luot uuden alustan laitteistosta (.xsa) file kohdistaa ohjelmistokehitykseen.
• Mitä teen, jos taulu, johon kohdistan, ei ole luettelossa?
  Monet kartonkien myyjät tarjoavat lautaa files ja alustat, jotka voidaan lisätä Vivadoon ja Vitisiin. Ota yhteyttä kyseiseen valmistajaan files.
• Entä jos minun on tehtävä muutoksia laitteistoni suunnitteluun?
  Sulje Vitis ja tee tarvittavat HW-suunnittelun muokkaukset Vivado-työkaluissa ja seuraa sitten bitin järjestystä file sukupolvi. Tämä päivitetty laitteistosuunnittelu on sitten vietävä Vivado-työkaluista ja tuotava Vitikseen uutena alustana.
• Kuinka voin laajentaa arviointilautakuntani ominaisuuksia?
  PMOD-laitteita, Arduino-kilpiä, Click-levyjä ja FMC-kortteja voidaan käyttää arviointitaulujemme ominaisuuksien laajentamiseen.
• Kuinka luon käynnistettävän flash-kuvan, joka sisältää bittivirran ja sovellukseni?
  Katso UG7:n luku 898. Vivadossa Työkalut → Associate ELF Files…
  Vitisissä Xilinx → Ohjelmoi FPGA (valitse ELF MicroBlazelle).
• Mitä tapahtuu, kun vien laitteiston ja käynnistän Vitiksen?
  Xilinx-tukiarkisto (.xsa) file on luotu. Tämä file sisältää HW-määritykset, IP-liitännät, ulkoisen signaalin tiedot ja paikallisen muistin osoitetiedot. Vitis käyttää tätä laitteistoalustan luomiseen.
• Kuinka kommunikoin Zynq®-7000 SoC:n ja MicroBlazen välillä?
  Katso tämä QTV YouTubessa: Zynq ja MicroBlaze IOP Block, OCM ja muistiresurssien jakaminen.
• Kuinka voin korjata useita prosessoreita yhdessä järjestelmässä?
  Heterogeeninen moniytiminen virheenkorjaus Xilinx SDK:lla.
• Kuinka paljon FPGA-muistia MicroBlaze-prosessori voi käyttää?
  Voidaan luoda MicroBlaze-järjestelmiä, jotka käyttävät kaikkea FPGA:n käytettävissä olevaa muistia. Mutta tämä tulee alhaisemman FMAX-hintaan. Tyypilliset MicroBlaze-toteutukset käyttävät 128 kt tai vähemmän.
• Mitä käyttöjärjestelmiä ja kirjastoja Vitis for MicroBlaze tukee?
  Katso Tuetut käyttöjärjestelmät & UG643 – Käyttöjärjestelmän ja kirjastojen opas.
• Voinko käyttää Linuxia tai RTOS:ää MicroBlaze-prosessorissa?
  Joo. Parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi valitse Sovellus tai Reaaliaikainen
  Ennalta määritetty kokoonpano Vivadon MicroBlaze-asetuksissa.
• Kuinka luon Linux-käynnistyslataimen MicroBlaze-prosessorille?
  Siirry kohtaan: Build U-Boot for MicroBlaze.

Resurssit

• MicroBlaze Documentation Design Hub
• MicroBlaze Aloitus Wiki
• MicroBlaze Soft Processor Core -tuotesivu
• MicroBlaze-prosessorin käyttö kustannusherkän sulautetun järjestelmän kehittämisen nopeuttamiseen
• Document Navigator Embedded Hub
• Vivado Design Suiten opetusohjelmat
• Xilinx Vitis -työkalujen ohje
• Tietokannan vastaustietueet
• Kolmannen osapuolen kumppanitaulut
  Avnet | Digilient | Trenz | Enclustra | iWave | MYiR | ALINX
•  Pika-aloitusopas: MicroBlaze Soft Processor for Vitis 2019.2