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可编程逻辑相关技术文章如何利用FPAG开发板搭建LEON2 SOC开发平台
随着IC制造工艺水平的快速发展,片上系统(SOC)在ASIC设计中得到广泛应用。微处理器IP核是SOC片上系统的核心部分。但是大多数公司和研究机构没有足够的财力与人力开发自己的处理器,所以业界比较流行的做法就是购买微处理器的IP核,例如ARM核或MIPS核,但需要数十万美金的许可证费用的投入。
除了昂贵的ARM核与MIPS核以外,我们还有另外一种选择,就是选择开放源代码的微处理器的IP核。目前可以实际使用的开放源代码处理器有LEON系列与OPENRISC系列两种。本文就介绍了LEON2微处理器核,快速的建立起一个SOC的平台的原型对于验证系统性能与加快软件开发都是相当重要的。本文还详细阐述了如何在Altera的FPGA开发板上建立基于LEON2微处理器的SOC原型平台。
1 、LEON2微处理器
LEON处理器系列是欧洲航天局的下属的研究所开发的32位微处理器,应用在航天局的各种ASIC芯片内。目前有LEON2,LEON3系列。LEON系列处理器是一个可配置,可综合适于在SOC设计中应用的微处理器核。LEON2处理器是一个使用SPARC V8指令集的32位的RISC处理器,它的源代码由可综合的VHDL代码构成。同时LEON2的性能也很不错,使用Dhrystone2.1的测试平台,LEON可以达到大约0.85MIPS/MHz。更大的好处是LEON处理器是一个公开源代码,遵循GNU LGPL协议。任何人都可以其网站上免费下载其硬件代码和各种开发软件工具与相关文档。并且在自己ASIC项目中使用。
LENO2的处理器具有以下的特点:
内部使用了5级流水线,兼容SPARC V8指令集。
具有硬件乘法,除法和MAC的功能。
具有分开的指令和数据cache结构(哈佛结构),可以根据需求灵活的配置cache的容量,大小范围是1-64kbyte。
片上总线规范使用了AMBA2.0规范,支持APB,和AHB标准。
具备一些片上常用外设,包括UART,中断控制,I/O端口,实时时钟,看门狗等。
支持硬件调试功能。
图1是LEON2的结构框图,虚线部分内是LEON2处理器的组成部分。