《Xilinx FPGACPLD设计初级教程》课件第7章.ppt

第7章微控制器PicoBlaze介绍

第7章微控制器PicoBlaze介绍

7.1PicoBlaze处理器概述

7.2PicoBlaze处理器软件包介绍

7.3PicoBlaze处理器结构分析

习题7

第7章微控制器PicoBlaze介绍

7.1PicoBlaze处理器概述

Xilinx主推的32bitRISC嵌入式软核称为MicroBlaze，

非官方有时也可写成uBlaze，用来表示该软核非常小。

Xilinx的推出比它更小的软核是PicoBlaze。PicoBlaze是由

Xilinx公司的KenChapman设计并维护的一款8bit的微控制

器软核，可以嵌入到CoolRunnerⅡ、Virtex-E、Virtex-IIPro

和Spartan-3E的CPLD以及FPGA中。

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PicoBlaze解决了常量编码可编程状态机(shortfor

KonstantCodeProgrammableStateMachine，KCPSM)的问题。

这一软核占用的资源非常小，在Spartan-ⅡE系列器件中只占

用76个Slice，占最小的XC2S50E器件9%的资源，占

XC2S300E器件不到2%的资源。在这一软核中还包括一个用

于存储指令的由BlockRAM组成的ROM，最多可存储256条

指令。PicoBlaze只用了如此少的资源，但其速度却可达到

40MIPS(每秒4千万条指令)以上。

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PicoBlaze提供了49个不同的指令、16个寄存器(CPLD为

8个)、256个直接或间接的可设定地址的端口、1个可屏蔽的

速率为35MIPS的中断。它的性能超过了传统独立元器件组

成的微处理器，而且成本低，在数据处理和控制算法领域有

着广泛的应用前景。由于可编程部分也完成嵌入，因此

PicoBlaze可与子程序和外围设备结合起来完成特殊的设计。

对于整个指令集，PicoBlaze执行一条指令需要2个时钟周期。

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在某些场合，用PicoBlaze既能够简化设计，又不失性

能。在美国纽约的时代广场的JPMorganChase大楼有一块硕

大的LED广告屏(如图7.1所示)。这块广告屏在当时(2004年)

是世界上最大的高亮解析度的LED显示屏，而驱动这块显示

屏的正是PicoBlaze，整个设计中用到了10块XC2V1000

Virtex-Ⅱ、323块XC3S200Spartan-3以及333块XCF00

PlatformFlashPROM和3800块XC9572XL72PLD宏单元，使

用到的PicoBlaze的数量更是超过了1000个。

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图7.1美国纽约的时代广场LED广告屏

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7.2PicoBlaze处理器软件包介绍

Xilinx公司对于PicoBlaze的IP核是免费提供的，我们可

以从Xilinx的官方网站上直接下载PicoBlaze的IP核。需要注

意的是，PicoBlaze对应Xilinx不同系列的CPLD和FPGA有不

同的版本，因此在下载前需要确认一下所使用的硬件平台。

这里以下载的Spartan-3、Virtex-Ⅱ和Virtex-ⅡPro平台对应

的PicoBlazeIP核为例进行介绍。

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从Xilinx公司官方网站上下载的Spartan-3、Virtex-Ⅱ和

Virtex-ⅡPro平台对应的PicoBlazeIP核名称为KCPSM3.zip,

解压后的KCPSM3的目录结构如图7.2所示。

(1) Assembler：该目录下包含了将psm文件转换成ROM

文件所需的各种工具，如表7.1所示。

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图7.2KCPSM3文件的目录结构图

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表7.1Assembler目录下的文件说明

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(2) DATA2MEM_assistance：该目录包含了能直接修改

bitstream文件中BlockMemory所在数据段的工具，如表7.2

所示。

表7.2DAT