浅谈低价位嵌入式处理开发套件

嵌入式解决方案营销

高级产品经理

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Jim Burnham

Xilinx, Inc.

嵌入式处理部

嵌入式产品营销

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从头构建复杂的实时嵌入式系统既耗时，效率又低。如果硬件、软件、固件、RTOS(实时操作系统)集成和软件驱动器均为全新产品，其功能和可靠性未经实际应用验证，有谁愿意花功夫去调试它们呢?工程师在设计和调试过程中喜欢把变量分离出来，一个个地进行修改，但对您而言，要想迅速取得进展，所使用的组件一开始就必须得心应手——正所谓“工欲善其事，必先利其器”。从工程安排上讲，从布线到返回头一块原型板通常需要好几周的时间，在此期间软件和固件工程师只能尽力为并不存在的平台开发代码和驱动器。

假如利用现成组件构建一个临时的初始系统，情况也好不了多少，因为您必须要把各个系统部件组合在一起，而这些部件很可能来自不同的供应商。您可能会问：我该查自己的系统呢，还是供应商的组件有问题?这样做行吗?会不会很昂贵?

现在，这一切都不用担心了，因为基于灵活、可编程平台的嵌入式开发套件已经登场，它不仅性能全面，而且价格低廉。这一开发套件可不同于那些只有小小的内存、无法真刀真枪完成实际设计工作的“玩具”，也有别于那些过分针对某个特定行业，致使其功能无法迁移或扩展到您自己应用中的工具。现在，仅用略高于一个高端 MP3 播放器及其配件的价格，您就可以买到一套完全捆绑好的套件，包括硬件、软件、JTAG 探针、通信电缆和预先经过验证的一些参考设计。此套件支持真正嵌入式处理的开发，且兼容多种类型的实际应用，包含为构建快速、灵活的嵌入式处理系统而需要的一切要素。

智能工具、IP 和专为功能丰富的硬件开发板(或评估板、参考板或演示板)编写的参考设计，能缩短嵌入式开发的周期。有了一套性能良好的集成开发套件，您就可以完全专注于自己的实际应用，而无需费神寻找因焊接不当、白线断裂或软件驱动程序与规格所要求的 IP 外设不相符而带来的问题。对于软件/固件团队来说，有没有一个稳定的硬件环境大不一样——如果拥有这样一个环境，他们就可以在首次提交定制硬件板之前，早早动手编写代码，并对其进行测试和调试。赛灵思MicroBlaze 开发套件(Spartan-3E 1600E 版)具有平台所有的灵活性、集成度高，而且价格低廉(图 1)。

软处理和可定制IP 的优点

为尽可能地满足项目要求，工程师需要多种选项及灵活性。通过可编程平台和创新型工具，您可以手动设置嵌入式设计的功能、面积、费用和性能，使其达到最佳状态。在把定制的硬件从商店买回家之前，您可以对灵活的软处理器核进行实例化、定制 IP、优化硬件的性能，还可在一个开发板上对您的软件进行验证。

FPGA 处理系统的本质就决定了它是可编程、可重新设置和现场升级的。因此，它们具备的独特优势可帮助您的产品更快打入市场，并具有更长而且可更新的生命周期。

Spartan 系列 FPGA 支持 32 位 RISC MicroBlaze 软处理器。因为该软处理器像其它 IP 外设一样由 FPGA 元件构建而成，所以可以随意将其实例化。为充分利用低价位的 Spartan 应用，赛灵思对 MicroBlaze 软处理器核进行了优化，以达到在尽可能小面积上实现最佳效果。由于这种MicroBlaze 软处理解决方案的灵活性，您可以在设计周期中随时对更新、更改、或整个新处理器核进行实例化。如果硬件和软件错误都可以改正，已有功能可以增强，新的功能可以添加，甚至在完成部署后还能增加对新标准的支持，那么您可以想象一下，产品的寿命会有多么长!

IP 外设也是软性的，在面积要求较高的情况下，可对其进行编辑，替代核的某些功能。与分离式处理解决方案不同的是，您可以针对具体应用选择最优组合，从方案中剔除不需要的额外器件单元。在这样一个软性、可编程的处理系统中，可以通过几种微调方法来提高性能。此 MicroBlaze Spartan 套件使您可以尽情发挥协处理的长处，探索加快设计的多种方法，而不仅仅是在拨快时钟上做文章，因为拨快时钟的好处是有限的。与在单个处理器核上序列运行的纯软件应用相比，在高性能 FPGA 硬件中加入引擎一般来说总能收到改进系统性能之效。用多处理器、插入式浮点单元 (FPU) 或硬件指令做实验，可能会对您的应用大有裨益。利用可编程平台，您可以就 MicroBlaze 处理进行实验而不花分文，因为您不必把自己拴死在初步纸面规格书上所提供的那些孤立的解决方案上。

集成部件，出盒即用

赛灵思MicroBlaze 开发套件(Spartan-3E 1600E 版)为嵌入式开发集成了完整的环境。该套件支持一大批不同的 MicroBlaze 软处理，并包括：

来自合作伙伴 Digilent 的 Spartan 3E 1600E 开发板

ISE(集成软件环境)FPGA 工具

荣获大奖的 Platform Studio 嵌入式工具套件 (XPS)

MicroBlaze 软处理器许可(无需单元版税)

JTAG 探测器、以太网和串行电缆

ChipScope Pro 分析器(评估版)

参考设计