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從頭構建復雜的實時嵌入式系統既耗時，效率又低。如果硬件、軟件、固件、RTOS（實時操作系統）集成和軟件驅動器均為全新產品，其功能和可靠性未經實際應用驗證，有誰愿意花功夫去調試它們呢？工程師在設計和調試過程中喜歡把變量分離出來，一個個地進行修改，但對您而言，要想迅速取得進展，所使用的組件一開始就必須得心應手——正所謂“工欲善其事，必先利其器”。從工程安排上講，從布線到返回頭一塊原型板通常需要好幾周的時間，在此期間軟件和固件工程師只能盡力為并不存在的平臺開發代碼和驅動器。 假如利用現成組件構建一個臨時的初始系統，情況也好不了多少，因為您必須要把各個系統部件組合在一起，而這些部件很可能來自不同的供應商。您可能會問：我該查自己的系統呢，還是供應商的組件有問題？這樣做行嗎？會不會很昂貴？ 現在，這一切都不用擔心了，因為基于靈活、可編程平臺的嵌入式開發套件已經登場，它不僅性能全面，而且價格低廉。這一開發套件可不同于那些只有小小的內存、無法真刀真槍完成實際設計工作的“玩具”，也有別于那些過分針對某個特定行業，致使其功能無法遷移或擴展到您自己應用中的工具。現在，僅用略高于一個高端 MP3 播放器及其配件的價格，您就可以買到一套完全捆綁好的套件，包括硬件、軟件、JTAG 探針、通信電纜和預先經過驗證的一些參考設計。此套件支持真正嵌入式處理的開發，且兼容多種類型的實際應用，包含為構建快速、靈活的嵌入式處理系統而需要的一切要素。 智能工具、IP 和專為功能豐富的硬件開發板（或評估板、參考板或演示板）編寫的參考設計，能縮短嵌入式開發的周期。有了一套性能良好的集成開發套件，您就可以完全專注于自己的實際應用，而無需費神尋找因焊接不當、白線斷裂或軟件驅動程序與規格所要求的 IP 外設不相符而帶來的問題。對于軟件/固件團隊來說，有沒有一個穩定的硬件環境大不一樣——如果擁有這樣一個環境，他們就可以在首次提交定制硬件板之前，早早動手編寫代碼，并對其進行測試和調試。賽靈思MicroBlaze? 開發套件（Spartan?-3E 1600E 版）具有平臺所有的靈活性、集成度高，而且價格低廉（圖 1）。 軟處理和可定制IP 的優點 為盡可能地滿足項目要求，工程師需要多種選項及靈活性。通過可編程平臺和創新型工具，您可以手動設置嵌入式設計的功能、面積、費用和性能，使其達到最佳狀態。在把定制的硬件從商店買回家之前，您可以對靈活的軟處理器核進行實例化、定制 IP、優化硬件的性能，還可在一個開發板上對您的軟件進行驗證。 FPGA 處理系統的本質就決定了它是可編程、可重新設置和現場升級的。因此，它們具備的獨特優勢可幫助您的產品更快打入市場，并具有更長而且可更新的生命周期。 Spartan 系列 FPGA 支持 32 位 RISC MicroBlaze 軟處理器。因為該軟處理器像其它 IP 外設一樣由 FPGA 元件構建而成，所以可以隨意將其實例化。為充分利用低價位的 Spartan 應用，賽靈思對 MicroBlaze 軟處理器核進行了優化，以達到在盡可能小面積上實現最佳效果。由于這種MicroBlaze 軟處理解決方案的靈活性，您可以在設計周期中隨時對更新、更改、或整個新處理器核進行實例化。如果硬件和軟件錯誤都可以改正，已有功能可以增強，新的功能可以添加，甚至在完成部署后還能增加對新標準的支持，那么您可以想象一下，產品的壽命會有多么長！ IP 外設也是軟性的，在面積要求較高的情況下，可對其進行編輯，替代核的某些功能。與分離式處理解決方案不同的是，您可以針對具體應用選擇最優組合，從方案中剔除不需要的額外器件單元。在這樣一個軟性、可編程的處理系統中，可以通過幾種微調方法來提高性能。此 MicroBlaze Spartan 套件使您可以盡情發揮協處理的長處，探索加快設計的多種方法，而不僅僅是在撥快時鐘上做文章，因為撥快時鐘的好處是有限的。與在單個處理器核上序列運行的純軟件應用相比，在高性能 FPGA 硬件中加入引擎一般來說總能收到改進系統性能之效。用多處理器、插入式浮點單元 (FPU) 或硬件指令做實驗，可能會對您的應用大有裨益。利用可編程平臺，您可以就 MicroBlaze 處理進行實驗而不花分文，因為您不必把自己拴死在初步紙面規格書上所提供的那些孤立的解決方案上。 集成部件，出盒即用 賽靈思MicroBlaze 開發套件（Spartan-3E 1600E 版）為嵌入式開發集成了完整的環境。該套件支持一大批不同的 MicroBlaze 軟處理，并包括： 來自合作伙伴 Digilent 的 Spartan 3E 1600E 開發板 ISE?（集成軟件環境）FPGA 工具榮獲大獎的 Platform Studio 嵌入式工具套件 (XPS) MicroBlaze 軟處理器許可（無需單元版稅） JTAG 探測器、以太網和串行電纜 ChIPScope Pro? 分析器（評估版） 參考設計 此款低價位 Spartan-3E 1600E 開發板（見圖 2）所提供的一組功能十分強勁，絕對物超所值，包括針對存儲器的多種選擇、時鐘、顯示器、連接器、用戶接口及其他外設，使您能以低成本輕松開發自己的自定義嵌入式設計。實際開發板和附屬選項包含如下功能： DDR SDRAM 存儲器接口、線性 Flash、Flash PROM、SPI 串行 Flash 連接器：USB 下載、Digilent JTAG 3 電纜、43 擴展 I/O 和三個 6 管腳 I/O 端口 多個用戶接口：RS-232、SPI 端口、四個按鈕、八個 LED、四個 DIP 交換機、旋轉編碼器 USB 和三重模式以太網 外設：10/100 以太網 PHY、四通道 DAC、兩通道 ADC LCD 顯示器 此款開發板不僅支持MicroBlaze單處理器設計，也支持 MicroBlaze 處理器的多重實例化，甚至協處理應用，包括 FPGA 架構或 FPU 選項中的硬件指令，以將處理荷載最有效地分配在整個線路設計中。把所有軟件功能都加載在單個處理引擎上可能會造成系統性能瓶頸，而在快速 FPGA 電路上實現軟件算法能卸去部分荷載，切實加速整個設計過程。事實上，利用協處理、FPU 或硬件指令，系統性能得以大為提高，與純軟件應用相比不可以道里計。在某些實際案例中，性能增加達到 5 倍、10 倍甚至超過 40 倍。 與 Spartan 板相得益彰的，是一組 ISE FPGA 工具，這是針對 FPGA 實現而推出的設計輔助程序，包括輸入、綜合、驗證、布局和布線等。更妙的是，此設計流程已經集成，從嵌入式工具套件集成開發環境 (IDE) 中即可直接調用。 我們的低價位 Spartan-3E 1600E 嵌入式開發套件不僅僅是一塊孤立的電路板。您不必只為了開發一個解決方案原型，就把大量寶貴時間花費在四處搜尋合適的部件上。 XPS 嵌入式系統工具套件為嵌入式系統工程師提供了理想的設計環境，使他們不費吹灰之力就可以開始設計過程。本集成開發環境包括設計 GUI、自動化配置向導、編譯器和調試器。XPS 構建于 Eclipse 框架之上，并支持 GNU 工具鏈，可用于處理編譯和調試。與平常所用的 Base System Builder 之類大同小異的設計向導，能使配置基本處理器系統的過程自動化，連接并定制 IP，對項目進行組織。此外，XPS 可自動生成實例測試代碼和軟件驅動器，甚至可為一些最常用的嵌入式操作系統生成板支持包。 這些智能嵌入式工具具有“平臺意識”，并能從菜單驅動環境下自動化特定電路板的流程。Xilinx 與其電路板合作伙伴公司（如 Avnet、Nu Horizons 和 Digilent 等）合作，隨嵌入式硬件板提交一份電路板說明文件；而 Platform Studio 則利用該文件構建新的菜單支持。用這種設計向導方法來配置系統，您可以在短短幾分鐘內創建基本的嵌入式系統，因而縮短熟悉過程，加快設計進程。 MicroBlaze 套件捆綁了一個性能不凡的嵌入式 IP 庫和針對每個 MicroBlaze 處理器的使用許可。您不必為發送給用戶的 MicroBlaze 設計支付特許使用費，而且，因為 MicroBlaze 是軟性的，您的設計永遠也不會過時。IP 產品目錄支持一大批處理外設選項。 目標板需連接到主機以進行各種各樣的通信，因為工具的使用和設計文件的創建都在主機上進行。最常用的嵌入式目標板連接方法是利用一個符合業界標準的 JTAG 探針。 賽靈思 提供的唯一連接方式是 USB JTAG 探針，可用于 FPGA 和嵌入式軟件下載及調試。這一性能可簡化處理過程，使您不必依賴于多個探針，消除為不同功用而來回調換探針的麻煩。以太網和串行電纜也包括在套件中，這樣，一打開封裝，您立即就能完成所有需要的連接。 參考設計和嵌入式 OS 支持 在集成開發套件中，能真正使您游刃有余地進行設計，并且最具決定性、最關鍵的部分，是一批參考設計和符合業界標準的嵌入式 OS 支持。該套件包含已有的、行之有效的示例設計，您打開產品包裝后，立即就能擁有可以運行的基本系統。這些預先驗證過的參考系統可以在您開始創建新的代碼或 IP 之前確認硬件及連接的狀況是否正常，這樣，如果問題出在電路板或電纜上，您就不會白費時間在自己的設計中找問題。 這些參考系統也是極好的示例，為您展示 Spartan-3E 1600E 平臺的眾多功能，如 DDR SDRAM、以太網、RS232 和 LCD 功能等。您可以把這些示例用作模板，這樣，假如您的定制板要實現同樣的功能，您就可以用模板來模擬您自己的設計功能，或者原封不動地照搬已有的功能。 經預先驗證過的參考系統示例包括： 從主系列模式配置的問好字詞示例 從 BPI Up 模式配置的 μClinux 示例 從 BPI Down 模式配置的簡單網絡服務器 使用現有設計示例可即時啟動您自己的設計，與手動生成復雜系統設計的方方面面相比較，可節約幾天甚或幾個月的開發時間。在 www.xilinx.com/cn/sp3e1600e 上可以找到其他參考設計和更新。 對嵌入式操作系統 (eOS) 的支持也是許多處理應用取得成功的關鍵。MicroBlaze 開發套件包括對產品/供應商的若干 eOS 支持，這些已經實踐證明非常及時、有效，例如： Mentor Graphics Nucleus Petalogix μClinux Micrium &micr o;C/OS-II 如果需要對 eOS 和工具產品的特定支持，最好是產品來自于哪家供應商，就找哪家。由 Spartan 和 MicroBlaze 組合而成的處理解決方案也得到了許多其他第三方嵌入式 RTOS 或硬件/軟件設計工具合作伙伴的支持。我們的嵌入式合作伙伴的網站，在以下網站上有列表：www.xilinx.com/cn/ise/embedded/epartners/listing.htm. 結論 與傳統處理解決方案相比，賽靈思 所提供的嵌入式處理具有明顯的優勢，包括軟處理器、協處理和可定制 IP 的高度靈活性和獨特魅力。我們的低價位 Spartan-3E 1600E 嵌入式開發套件不僅僅是一塊孤立的電路板。您不必只為了開發一個解決方案原型，就把大量寶貴時間花費在四處搜尋合適的部件上。該套件包括經預先驗證過、行之有效的參考設計，能顯著加快實時工程師的開發過程。打開產品包裝盒后（這盒產品的價位可是頗為公道），立即就能擁有可以運行的嵌入式設計。 要了解我們的低價位 MicroBlaze 開發套件（Spartan-3E 1600E 版）的詳情，請訪問 www.xilinx.com/cn/embdevkits。要了解我們的所有嵌入式處理解決方案，一個絕佳的起始站點是 www.xilinx.com/cn/processor。 |
