LEON2的SoC平台 - LEON2应用于DCPU的FPGA仿真

3 在FPGA开发板上建立LEON2的SoC平台

3．1 硬件平台的建立

图4就是基于LEON2的平台的模块框图。LE—ON2处理器作为核心部分，片内ROM存放Monitor负责系统初始化和将程序拷贝到片外SRAM内的任务，片外RAM是FPGA开发板上Memory，用来存放程序和数据。设计的IP核通过AHB总线和LEON2相互交互。

 

FPGA开发板主要有以下资源：50 MHz有源时钟；1块Altera公司的核心FPGA芯片EP2C20F484一C8，逻辑单元18 752个；2片512 KB的IS61LV25616一AL SRAM芯片组成32 b宽共1 MB容量，其中每片设计为可兼容1 MB，总共最大可扩充到2 MB；JTAG接口(通过JTAG接口可以从PC机上对EP2C20F484C8进行编程)；串口与计算机COMl相连，可以用于程序下载。

将配置好的LEON2的VHDL代码，加入设计的HDL代码，一起使用Synplify综合工具生成FPGA的网表文件；然后使用Quartus进行布局布线，将LEON2核同片内ROM和片外SRAM连接，布局布线完成后生成相应的SOF文件；通过JTAG端口将SOF文件下载到片子上去，对FPGA硬件进行配置，最后占用FPGA资源是5 800个逻辑单元，可以达到的时钟频率最大为46 MHz。

3．2 软件设计

由于Quartus软件可以预先配置EP2C20F484C8片上ROM，所以可以在LEON2的片上ROM预先配置好的1 KB大小的Monitor软件。Monitor的主要作用是在LEON2系统reset初始化时首先对处理器初始化，对LEON2的存储配置寄存器进行配置；然后向UART口发送启动信息；等待UART信息。当软件部分使用交叉编译器LECCS在PC上编译完毕后，PC机通过UART口和FPGA开发板相互通信，就可以将编译好的srec文件下载到：FPGA开发板上，放置在片内ROM里面的Monitor程序就读入程序的内容以及程序的起始地址。开始Monitor将srec程序拷贝到SRAM程序区，等全部程序下载好以后，Monitor最后1条程序就会自动跳转到程序的起始位置，执行SRAM里的程序。这样就可以反复修改程序，反复下载程序，便于软件的开发和调试。

4 结语

通过将片上系统映射到FPGA，这样可以在接近运行速度的前提下，验证硬件和软件。这样不仅为软件部分能尽早地进行开发与调试工作提供了原型，同时也可以在实际运行中发现一些在系统设计中没有注意的地方。最终可以缩短设计周期，同时为ASIC设计一次成功提供了更大的把握。

在FPGA开发板上建立基于LEON2处理器的SoC平台后，使用这个原型系统，就可以很容易验证系统的性能，并且加速软件开发调试流程。