简单MicroBlaze微控制器的理念

MicroBlaze是一款基于构造的的嵌入式微处理器，它的显著优势在于能满足复杂应用的需求，在除了运行简单的通用应用以外，还能运行操作系统。

设计人员能够在当前所有的赛灵思架构中实施MicroBlaze软处理器，在不同产品系列间实现方便的转换，具有很高的灵活性。但是，MicroBlaze系统设计不仅要在70多种参数中选择，而且还要借助一系列功能强大的嵌入式工具，如果应用只需要简单的微控制器，这种设计方法反倒不实用。

但是，利用适当的技术，用户可以开发构造简单的预配置MicroBlaze微控制器，并方便快捷地将其添加到任何FPGA设计中。可将控制器的实例直接加入HDL。用户能在标准的FPGA设计流程中直接使用，无须特殊的脚本或复杂的步骤。仅需三个文件即可启动设计工作，包括两个硬件实施文件和一个软件定义文件。这种方法使工程师不用学习或者只需很少量的学习就能快速启动FPGA嵌入式设计工作。

在ISE 11.1中启动MicroBlaze软件开发工作，可使用独立的软件开发套件(SDK)进行C和C++应用的创建和调试，而无须全面的嵌入式开发套件(EDK)。

微控制器预配置了两种选项，UART和调试。表1显示了根据微控制器配置不同而给出的各种FPGA系列的尺寸估算值。此外，Virtex器件使用了两个Block RAM，而Spartan器件使用四个Block RAM。对应用代码进行调试后，用户即可移除调试选项，以减小控制器的尺寸。例如，Spartan-6微控制器仅需要220个切片。

微控制器概览
简单MicroBlaze微控制器包含的组件有32位MicroBlaze处理器、8KB RAM/ROM、带64KB寻址空间的32位用户接口、中断支持、可选UART，以及可选的JTAG调试接口。图1显示了系统方框图。

图1 SMM由MicroBlaze处理器、存储器及接口组成

根据需要以及实施工具允许的范围，时钟输入可高可低。有效高电平复位输入与输入时钟内部同步。中断输入信号可提供中断支持，微控制器提供服务时用中断确认输出进行确认。此外，简单的地址映射用户接口也同步于时钟，支持用户定制。图2显示了用户接口的时序。可将字节启用用于字节和半字事务处理。

图2 简单的地址映射用户接口同步于时钟

用于可对16位宽的软件映射地址总线进行解码，以将不同的定制接口或外设连接至微控制器。在插入片选(Chip Select)两个时钟周期后对读取数据进行采样。

一些预配置的版本可提供串行16450 UART选项。波特率在软件中进行编程，以保持UART独立于时钟输入。调试选择可使用内部FPGA资源，并直接连接至FPGA JTAG接口，从而通过常规FPGA下载线缆实现应用调试。

FPGA设计流程
FPGA设计流程遵循如图3所示的标准ISE FPGA实施流程。可在FPGA设计中的任何层级级别上通过Verilog或VHDL创建微控制器实例。使用两个与硬件相关的文件微控制器网表(smm.ngc)和Block RAM存储器映射文件(smm.bmm)即能完成FPGA的实施，用户既不必费心学习新的工具，也不用使用复杂的脚本流程。FPGA嵌入式设计从未如此的简单易行。微控制器配置之间的切换非常简单，只需替换所需的网表文件，然后重新实施FPGA即可。