1 MicroBlaze的体系结构

MicroBlaze采用功能强大的32位流水线结构，包含32个32位通用寄存器和1个可选的32位移位器，时钟频率可达150 MHz；在Virrex一4 FPGA上运行速率高达120 DMIPS，仅占用Virtex—II Pro FPGA中的950个逻辑单元。MicroBlaze软核的结构框图如图1所示。它具有以下基本特征：

①32个32位通用寄存器和2个专用寄存器(程序计数器和状态标志寄存器)。

②32位指令系统，支持3个操作数和2种寻址方式。

③分离的32位指令和数据总线，符合IBM的OPB总线规范(与外设相连接的低速总线)。

④通过本地存储器总线(LMB，本地高速总线)直接访问片内块存储器(BRAM)。

⑤具有高速的指令和数据缓存(cache)，三级流水线结构(取址、译码、执行)。

⑥具有硬件调试模块(MDM)。

⑦带8个输入和8个输出快速链路接口(FSL)。

图中接口信号说明如下：

①DOPB，器件内部的外围设备数据接口总线，用于处理器与片内的设备进行数据交换。

②DLMB，实现数据交换的本地块存储器总线。该总线为处理器内核与块存储器(BRAM)之间提供专用的高速数据交换通道。

③IOPB，用于实现外部程序存储器的总线接口。当程序较大时，需要外接大容量的存储器。该总线提供读取指令的通道。

④ILMB，用于取指令的本地存储器总线。该总线与器件内部的块存储器(BRAM)相连，实现高速的指令读取。

⑤MFSLO～7，主设备数据接口，提供点对点的通信通道。

⑥SFSLO～7，从设备数据接口，提供点对点的通信通道。

2 MicroBlaze嵌入式开发工具EDK

Xilinx公司提供了完善的嵌入式开发工具EDK(Em—bedded Development Kit)。EDK是Xilinx公司于2003年推出的SOPC(System On Programmable Chip)系统开发套件。该套件集成了丰富的开发工具和大量的IP核资源，其中集成的工具包括硬件平台生成器(PlatGen)、硬件仿真模型生成器(SimGen)、硬件调试工具(XMD)、软件库生成器(LibGen)、应用软件编译工具(GNU Compilers)、软件调试工具(GNU Debuggers)等；IP核资源包括LMB和OPB总线接口、外部存储器控制器(EMC)、SDRAM控制器、UART接口、中断控制器、定时器等。所有这些工具和资源都由EDK中的一个叫平台工作室XPS(XilinxPlatform Studio)的集成开发环境统一管理。XPS提供一个友好的图形用户界面(GUI)，使用非常方便。设计流程如图2所示。