利用XPS工具快速生成Virtex FPGA的板支持包

        具有嵌入式處理器的 平臺 FPGA 為您提供前所未有的靈活性、集成度和高性能。目前，在單個可編程邏輯設備中開發(fā)極其復雜且高度定制化的嵌入式系統(tǒng)已成為可能。

        隨著芯片性能的不斷增加，如何使設計方法始終高效、多產(chǎn)，成為人們面臨的主要挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關鍵活動之一是開發(fā)板支持包 (BSP)。利用 BSP，可以使嵌入式軟件應用程序成功地初始化，并與連接到處理器的硬件資源進行通信。典型的 BSP 組件包括引導代碼、設備驅動程序代碼和初始化代碼。

        創(chuàng)建 BSP 是一個冗長而繁復的過程，并且在微處理器復合體（處理器和相關的外設）每次有所變更時都得再次進行。對 FPGA 而言，迅速的設計循環(huán)加上平臺的靈活性，會使得管理 BSP 的任務更為艱巨（圖 1）。這一情況迫使人們尋找更有效地管理 BSP 的方法。

        本文將描述 Xilinx 提供的一種創(chuàng)新解決方案，它可以簡化 RTOS BSP 的創(chuàng)建和管理。我們選擇了 WindRiver VxWorks 流程來闡明這一概念，但其蘊含的技術是通用的，同樣適用于支持 Xilinx® 處理器的所有其他操作系統(tǒng)解決方案。

傳統(tǒng)嵌入式平臺

平臺 FPGA

OPB 仲裁器

低速外設

定制外設

PLB-OPB 橋接

不同于

PLB 仲裁器

存儲控制器

高速外設

•固定外設

•固定地址映射

•固定 BSP

•基于設計的外設

•每個板都是獨特的定制產(chǎn)品

•需要創(chuàng)建高效的定制 BSP

                                    圖 1 – 平臺 FPGA 靈活性要求軟件 BSP 生成過程具有高效率
Xilinx 設計流程和軟件 BSP 生成

        Xilinx 處理器的設計包含硬件平臺裝配流程和嵌入式軟件開發(fā)流程。這些流程都通過 Xilinx Platform Studio (XPS) 工具加以管理，該工具屬于 Xilinx 嵌入式開發(fā)套件 (EDK) 的一部分。

        設計通常始于在 XPS 中裝配與配置處理器及與其相連接的配件。定義好硬件平臺后，就可以配置系統(tǒng)的軟件參數(shù)了。

        Platform Studio 的一個主要特點是，它可以根據(jù)您對處理器、外設和嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和配置來定制 BSP。系統(tǒng)通過硬件設計的疊代改變而發(fā)展，同時，BSP 隨著平臺而發(fā)展。

        自動生成的 BSP 可賦予嵌入式系統(tǒng)設計者以下能力： 

•  自動創(chuàng)建與硬件設計完全匹配的 BSP
• 使用預認證的組件消除 BSP 設計錯誤
• 立即啟動應用軟件開發(fā)，增加設計者的產(chǎn)量

創(chuàng)建用于 WindRiver VxWorks 的 BSP

        Platform Studio 可生成用于 Xilinx Virtex™-II Pro 和 Virtex-4 FPGA 中的 PowerPC™ 405 處理器及其外設的定制 Tornado 2.0.x (VxWorks 5.4) 或 Tornado 2.2.x (VxWorks 5.5) BSP。生成的 BSP 包含系統(tǒng)必需的所有支持軟件，包括：引導代碼、設備驅動程序和 VxWorks 初始化。

        在 Platform Studio 定義完具有 PowerPC 405 處理器的硬件系統(tǒng)后，只需遵循以下三個步驟即可生成用于 VxWorks 的 BSP：

• 使用軟件設置對話框（見圖 2）選擇要為系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)。Platform Studio 用戶可選擇 vxworks5_4 或 vxworks5_5 作為其目標操作系統(tǒng)。
• 選擇了操作系統(tǒng)后，可轉到資料庫/操作系統(tǒng)參數(shù)標簽（如圖 3 所示），根據(jù)定制硬件調整 Tornado BSP。您可以選擇系統(tǒng)中的任意 UART 器件作為標準 I/O 器件（標準輸入和標準輸出）。這將使該設備被用作 VxWorks 控制臺器件。
  您還可以選擇將哪些外設作為連接外設，將哪些器件緊密集成到 VxWorks 操作系統(tǒng)。例如，Xilinx 10/100 以太網(wǎng) MAC 可以集成到 VxWorks 增強型網(wǎng)絡驅動（Enhanced Network Driver 即 END)接口�；蛘�，不必將以太網(wǎng)器件連接到 END 接口，而從 VxWorks 應用程序直接訪問它。
• 選擇“工具 > 生成資料庫”和 BSP 菜單選項，生成 Tornado BSP。生成的 BSP 與傳統(tǒng)的 Tornado BSP 相似，位于 ppc405_0/bsp_ppc405_0 下的 Platform Studio 項目目錄中（見圖 4）。  
  

  

  圖 2 – 設置選擇嵌入式操作系統(tǒng)

  

  圖 3 – 配置具體操作系統(tǒng)的參數(shù)

圖 4 – 生成的 BSP 目錄結構

        通過 Platform Studio 生成的 Tornado BSP 具有一個 Makefile 文件，如果希望使用 Diab 編譯器而不是 Gnu 編譯器，可在命令行修改此文件。

        Tornado BSP 完全獨立，并可以傳輸?shù)狡渌�目錄位置，�?BSP 的標準 Tornado 安裝目錄：target/config。

定制 BSP 詳細信息

        由 XPS 生成的用于 VxWorks 的 BSP 與大多數(shù)其他 Tornado BSP 相似，只是 Xilinx 設備驅動程序代碼的位置有所不同。與 Tornado 相關的現(xiàn)成的設備驅動程序代碼通常位于 Tornado 分布目錄的 target/src/drv 目錄中，而由 Platform Studio 自動生成的 BSP 的設備驅動器代碼位于 BSP 目錄本身中。

圖 5 – Tornado 2.x 項目：VxWorks 標簽

        基于 FPGA 的嵌入系統(tǒng)之動態(tài)特性是造成此微小差別的原因。因為基于 FPGA 的嵌入系統(tǒng)可以用新的或更改后的 IP 重新編程，設備驅動程序可以改變，因此就需要對設備驅動程序源文件進行更為動態(tài)的放置。表 4 為自動生成的 BSP 的目錄樹。Xilinx 設備驅動程序放置在 BSP 子目錄 ppc405_0_drv_csp/xsrc 中。

        Xilinx 設備驅動程序在 C 盤中執(zhí)行并分布在數(shù)個源文件中，這點不同于傳統(tǒng)的、通常由單個 C header 和執(zhí)行文件組成的 VxWorks 驅動程序。此外，對于設備驅動程序，既有獨立于操作系統(tǒng)的執(zhí)行，又有可選的依賴于操作系統(tǒng)的執(zhí)行。

        驅動程序的操作系統(tǒng)獨立部分應同任何操作系統(tǒng)或處理器一起使用。它提供了一種應用程序接口 (API)，能提取基礎硬件的功能。驅動程序的操作系統(tǒng)附屬部分對驅動程序進行調整，使其得以在 VxWorks 之類的操作系統(tǒng)下使用。例子有串行端口使用的 Serial IO 驅動程序和以太網(wǎng)控制器使用的 END 驅動程序。只有能被緊密集成到標準操作系統(tǒng)接口的驅動程序才要求操作系統(tǒng)附屬驅動程序。

        Xilinx 驅動程序源文件加入 VxWorks 映像構件的方式同

登錄網(wǎng)站后可下載文件

相關閱讀:

沒有相關新聞...