Uporabniški priročnik za sistemsko jedro procesorja XILINX MicroBlaze Soft

Hitri vodnik:
Mehki procesor MicroBlaze za Vitis 2021.1

UVOD

Ta vodnik za hiter začetek vas bo vodil skozi ustvarjanje osnovnega procesorskega sistema MicroBlaze™ z uporabo prednastavljenih zasnov procesorja.
Dodatne vire in informacije lahko najdete na hrbtni strani, da vam bodo pomagali prilagoditi procesorski sistem MicroBlaze vašim natančnim načrtovalskim specifikacijam. Lastnosti vključujejo:

– Brez avtorskih pravic
– Visoko nastavljiv
– Visoka zmogljivost
– Nizka moč
– Podpora za Linux in RTOS
– Brezplačna razvojna orodja

Kaj je procesor MicroBlaze?

MicroBlaze je Xilinxovo mehko procesorsko jedro, optimizirano za vgrajene aplikacije na napravah Xilinx. Procesor MicroBlaze je enostaven za uporabo in omogoča prilagodljivost pri izbiri kombinacije perifernih naprav, pomnilnika in vmesnikov po potrebi.
Procesor MicroBlaze se običajno uporablja v eni od treh prednastavljenih konfiguracij, kot je prikazano v spodnji tabeli: preprost mikrokrmilnik, ki izvaja gole aplikacije; procesor v realnem času s predpomnilnikom in enoto za zaščito pomnilnika, ki se povezuje s tesno povezanim pomnilnikom na čipu, ki poganja FreeRTOS; in končno, aplikacijski procesor z enoto za upravljanje pomnilnika, ki poganja Linux. Tabela (spodaj) prikazuje ocene zmogljivosti in uporabe za te konfiguracije na napravi Artix®-7.

*Temelji na napravah s hitrostnim razredom XC7A200T -3
MicroBlaze se lahko uporablja kot samostojen procesor v vseh Xilinx FPGA ali kot soprocesor v sistemu Zynq® SoC. Lahko ga konfiguriramo tudi za dodajanje tamper zaščita in zaščita pred napakami s konfiguracijo v načinu zaklepanja po korakih ter zagotavljanjem ublažitve motenj pri enem dogodku s trojno modularno redundanco. Zasnove z več procesorji je mogoče hkrati odpraviti napake z uporabo poenotene programske platforme Xilinx Vitis™.

PREDEN ZAČNETE

Ta vodnik za hitri začetek predvideva, da ciljate na razvojno ploščo Xilinx. Če ta plošča prihaja od partnerja plošče Xilinx, morate prenesti najnovejše plošče in nprample projekti znotraj Vivada. Oglejte si pogosta vprašanja (naslednja stran) za povezave do nekaterih naših partnerjev.

RAZVOJ STROJNE OPREME

• Zaženite Vivado® Design Suite (2021.1 ali novejši).
• Pod Orodja izberite Trgovina Vivado. Izberite zavihek Plošče in kliknite Osveži v spodnjem levem kotu, da prenesete najnovejšo različico kataloga.
• Ko je prenos končan, izberite Open Example Project.
• Ko se čarovnik odpre, preberite informativno besedilo in kliknite Naprej.
• Preden izberete predlogo, znova kliknite Osveži v spodnjem levem kotu.
• Med predlogami izberite MicroBlaze Design Presets in kliknite Next.
• Vnesite ime projekta in lokacijo za projekt files in kliknite Naprej.
• Izberite ciljno ploščo in kliknite Naprej.
• Izberite Mikrokontroler in kliknite Naprej.
• Zdaj kliknite Dokončaj, da ustvarite projekt in odprl se bo načrt bloka.
• Dvokliknite blok MicroBlaze v diagramu.
• V razdelku Prednastavljene konfiguracije opazite, da obstajajo različne nastavitve konfiguracije MicroBlaze, vključno s tistimi, omenjenimi v tabeli na levi. Kliknite Prekliči, da obdržite trenutne nastavitve.
• Če želite zdaj shraniti načrt, pritisnite Ctrl + S ali kliknite File→ Shrani načrt bloka.
• Nato za ustvarjanje bitnega toka, ki vsebuje konfiguracijske podatke za FPGA, izberite Generate Bitstream.
• Zaženite pogone sinteze in implementacije, kliknite Da. Stanje gradnje je prikazano v zgornjem desnem kotu Vivada. Pripravljeno označuje zaključek.
• Ko končate, kliknite V redu, da odprete implementirano zasnovo.
• V glavni orodni vrstici kliknite File in izberite Izvozi → Izvozi strojno opremo. Potrdite polje Vključi bitni tok in se prepričajte, da je izvožen na isto lokacijo projekta, ter kliknite V redu.
• Za začetek razvoja programske opreme s tem procesorjem MicroBlaze izberite Orodja → Zaženi Vitis IDE v glavni orodni vrstici. Vitis bo zdaj odprl in uvozil platformo strojne opreme, vključno z MicroBlaze μP.

RAZVOJ PROGRAMSKE OPREME

• Ko se Vitis zažene, kliknite Prebrskaj ..., da izberete isto lokacijo projekta kot delovni prostor, in nato kliknite Zaženi.
• Izberite Ustvari projekt aplikacije in kliknite Naprej.
• Kliknite zavihek Ustvari novo platformo iz strojne opreme (XSA) in nato kliknite Prebrskaj.
• Preverite lokacijo svojega projekta in izberite XSA file in kliknite Odpri nato kliknite Naprej.
• Nastavite ime projekta na Hello_world brez presledkov.
• Nastavite sistemski projekt na "ime vaše plošče"_system brez presledkov in kliknite Naprej.
• Kliknite Naprej, nato izberite predlogo Hello World in kliknite Dokončaj.
• Razširite mapo src in dvokliknite HelloWorld.c view in uredite izvorno kodo.
• Kliknite gumb za gradnjo, da zgradite svoj projekt.
• V oknu Raziskovalca boste videli dve pomembni mapi:

Hello_world vsebuje vse dvojiške datoteke, .C in .H (glava) files mb_preset_wrapper vključuje mapo s paketom za podporo plošče (bsp) – gonilniki programske opreme, specifikacija programske opreme in Makefile.

• Prepričajte se, da je vaša ciljna plošča vklopljena in povezana z gostiteljskim računalnikom prek USB-JTAG vrata – ta vrata služijo tudi za povezavo USB-UART s procesorjem MicroBlaze.
• V zgornji orodni vrstici kliknite Xilinx → Program Device in nato znova Programirajte, da programirate svoj FPGA z vašo zasnovo strojne opreme.

RAZVOJ PROGRAMSKE OPREME (nadaljevanje)

• Nastavite terminal UART za serijsko komunikacijo s klikom na Okno → Prikaži View…, nato razširite mapo Terminal in dvokliknite Terminal.
• Odprite terminal s klikom na ikono spodaj desno.
• Izberite Serijski terminal in uporabite naslednje nastavitve:
  Uporabite pravilna vrata COM
  Hitrost prenosa: 115200
  Podatkovni biti: 8
  Pariteta: Brez
  Stop Bitovi: 1
  Nadzor pretoka: Brez
  Časovna omejitev (sek): 5
• Kliknite OK.
• Zdaj prenesite aplikacijo tako, da z desno tipko miške kliknete svoj
  Projekt Hello_world in izbira Zaženi kot ... Izberite Zaženi
  Hardware (Single Application Debug), nato kliknite V redu.
• Vaš program se bo zagnal in v serijskem terminalu bi morali videti pojavno okno »Hello World«.
• čestitke! Ustvarili ste svojo prvo procesorsko aplikacijo MicroBlaze.
• Zdaj lahko poskusite zgraditi in zagnati druge exampdatoteke, kot so priložene:

Pogosta vprašanja in DODATNI VIRI

• Kako naložim plošče drugih proizvajalcev v Vivado example modeli?
• Kot je prikazano v Vivadu, prenesite najnovejše plošče in posodobite nprample projekti.
• Kje naj začnem z učenjem več o procesorju MicroBlaze?
  Obiščite MicroBlaze Design Hub. Vsebuje povezave do dokumentacije, wikijev in video vadnic, ki nudijo veliko informacij. Večino povezav do dokumentov v teh pogostih vprašanjih lahko najdete tudi tam.
• Kje lahko najdem posebne podrobnosti o procesorju MicroBlaze?
  Pojdite na: UG984 – Referenčni vodnik za procesor MicroBlaze.
• Kako lahko ocenim velikost in zmogljivost svojega konfiguriranega procesorja MicroBlaze?
  Pojdite na: MicroBlaze Performance Metrics kot izhodišče.
• Kje lahko najdem obsežnejšo vadnico?
  Pojdite na: UG940 – Lab 3: Uporaba vgrajenega procesorja MicroBlaze.
• Kam naj se obrnem za več podrobnosti o ustvarjanju zasnove orodja Vivado?
  Obiščite naše Vivado Design Hubs.
• Ali moram biti v orodjih Vivado, da zaženem Vitis?
  Ne. Vitis je enotna programska platforma, ki jo je mogoče zagnati neodvisno od Vivada. Vendar boste potrebovali Vitijevo platformo ali ustvarili novo platformo iz strojne opreme (.xsa) file ciljati na razvoj programske opreme.
• Kaj naj naredim, če deska, ki jo ciljam, ni na seznamu?
  Številni prodajalci plošč ponujajo plošče files in platforme, ki jih je mogoče dodati v Vivado in Vitis. Za te se obrnite na določenega proizvajalca files.
• Kaj pa, če moram spremeniti svojo zasnovo strojne opreme?
  Zaprite Vitis in v orodjih Vivado naredite zahtevane popravke HW načrta, nato sledite zaporedju za bit file generacije. To posodobljeno zasnovo strojne opreme je treba nato izvoziti iz orodij Vivado in uvoziti v Vitis kot novo platformo.
• Kako razširim zmogljivost svoje ocenjevalne plošče?
  PMOD, Arduino shields, Click boards in FMC kartice lahko uporabite za razširitev zmogljivosti naših ocenjevalnih plošč.
• Kako ustvarim zagonsko bliskovno sliko, ki vsebuje moj bitni tok in aplikacijo?
  Glej 7. poglavje UG898. V Vivadu, Orodja → Pridruži ELF Files…
  V Vitisu, Xilinx → Program FPGA (izberite ELF za MicroBlaze).
• Kaj se zgodi, ko izvozim strojno opremo in zaženem Vitis?
  Podporni arhiv Xilinx (.xsa) file je ustvarjen. to file vsebuje specifikacije HW, vmesnike IP, informacije o zunanjem signalu in informacije o naslovu lokalnega pomnilnika. To uporablja Vitis za ustvarjanje strojne platforme.
• Kako komuniciram med Zynq®-7000 SoC in MicroBlaze?
  Oglejte si ta QTV na YouTubu: Zynq in MicroBlaze IOP Block, OCM in skupna raba pomnilniških virov.
• Kako razhroščim več procesorjev v enem sistemu?
  Heterogeno večjedrno odpravljanje napak s Xilinx SDK.
• Do koliko pomnilnika FPGA lahko dostopa procesor MicroBlaze?
  Ustvarite lahko sisteme MicroBlaze, ki dostopajo do vsega razpoložljivega pomnilnika na FPGA. Toda to je posledica nižjega FMAX. Tipične izvedbe MicroBlaze uporabljajo 128 KB ali manj.
• Katere operacijske sisteme in knjižnice podpira Vitis za MicroBlaze?
  Glejte Podprti operacijski sistemi & UG643 – Vodnik po OS in knjižnicah.
• Ali lahko poganjam Linux ali RTOS na procesorju MicroBlaze?
  ja Za najboljše delovanje izberite aplikacijo ali realni čas
  Vnaprej določena konfiguracija v nastavitvah MicroBlaze v Vivadu.
• Kako ustvarim zagonski nalagalnik Linuxa za procesor MicroBlaze?
  Pojdite na: Zgradite U-Boot za MicroBlaze.

Viri

• Središče za oblikovanje dokumentacije MicroBlaze
• MicroBlaze Getting Started Wiki
• Stran z osnovnim izdelkom mehkega procesorja MicroBlaze
• Uporaba procesorja MicroBlaze za pospešitev stroškovno občutljivega razvoja vgrajenega sistema
• Vgrajeno središče Document Navigator
• Vadnice Vivado Design Suite
• Xilinx Vitis Tools pomoč
• Zapisi odgovorov baze znanja
• Partnerski odbori tretjih oseb
  Avnet | Digilient | Trenz | Enclustra | iWave | MYiR | ALINX
•  Vodnik za hitri začetek: programski procesor MicroBlaze za Vitis 2019.2