Virtex-II Pro开发板进行双核系统解决方案

Xilinx Virtex-II Pro开发板为各大学主要采用的开发板，该板上主芯片XC2VP30内置两个硬核PowerPC405，具有30 816逻辑单元、136个18位的乘法器、2 448 Kbit的Block RAM。国内研究应用多使用该板进行单核系统设计，未能充分利用其双核资源。其原因在于：Xilinx公司软件对Virtex-II系列开发板的双核系统设计支持性不好;Virtex-II Pro开发板只具有一个串口输出，给调试带来了极大的不便。

　　针对在Virtex-II Pro开发板进行双核系统设计难
度大的问题，本文给出双核硬件系统的构建方法，提出一种共享串口输出和共享存储器的系统结构，能够充分利用板上资源，下载调试非常便利，可以很好地支持双核的应用设计。

　　1 硬件系统设计

　　系统采用EDK10.1i03开发环境。设计双核的系统硬件结构如图1所示。

　　系统具有2个PowerPC405处理器：PPC_0和PPC_1，两个处理器具有各自独立的私有Boot BRAM，用于存储相应的应用程序。PPC_0通过总线PLB_0控制外设SDRAM，PPC_1通过总线PLB1控制外设LED_4Bits。两个处理器具有各自的中断控制器和复位控制器。JTAG具有2个PowerPC的接口，并通过共享串口进行信息输出。

　　双核系统设计流程如下：

　　(1)利用BSB(Base system Builder)向导生成单核系统。

　　系统BSB设置的参数如下：

　　· System clock：100 MHz，no cache，no OCM

　　· RS232：opb UARTLITE，115200n8，use interrupt

　　· DDRAM：PLB DDR 256 MB，use interrupt

　　· LEDs_4 Bit：use interrupt

　　· PLB_BRAM_IF_CNTLR：64 KB

　　(2)添加和配置IP

　　由于EDK10不支持双核系统设计，因此需要手动添加和配置相关IP，需添加的IP核有：

　　ppc405, plb_v46, plb2plb_bridge, bram_block, opb_intc plb_bram_if_cntlr, xps_mutex

　　MHS(Microprocessor Hardware Specification)是描述硬件结构的文件，需要修改MHS文件对添加的IP核进行配置。这里给出主要的ppc405、bram_block、xps_mutex核的配置说明，其他IP核将不再赘述。

　　①对PPC405_1的配置说明

　　BEGIN ppc405

　　PARAMETER INSTANCE = PPC_1

　　PARAMETER HW_VER = 3.00.a

　　PARAMETER C_DSOCM_DCR_BASEADDR=

　　0b0000100000

　　PARAMETER C_DSOCM_DCR_HIGHADDR =

　　0b0000100011

　　BUS_INTERFACE RESETPPC=ppc_rest_bus_1 //复位

　　BUS_INTERFACE JTAGPPC = jtagppc_cntlr_0_1

　　#用于PPC_1调试

　　BUS_INTERFACE IPLB0=plb1//总线

　　BUS_INTERFACE DPLB0=plb1

　　PORT EICC405EXTINPUTIRQ=xps_intc_1_Irq

　　PORT CPMC405CLOCK=proc_clk_s //时钟

　　END

　　②对Mutex核进行配置

　　BEGIN xps_mutex

　　PARAMETER INSTANCE = xps_mutex_0

　　PARAMETER HW_VER = 1.00.a

　　PARAMETER C_NUM_MUTEX = 2

　　PARAMETER C_SPLB0_BASEADDR = 0x82400000

　　#该地址应用于Mutex初始化

　　PARAMETER C_SPLB0_HIGHADDR = 0x8240ffff

　　PARAMETER C_SPLB1_BASEADDR = 0x82600000

　　#该地址应用于Mutex初始化

　　PARAMETER C_SPLB1_HIGHADDR = 0x8260ffff

　　BUS_INTERFACE SPLB1 = plb1

　　BUS_INTERFACE SPLB0 = plb0

　　END

　　③共享BRAM核进行配置

　　BEGIN bram_block

　　PARAMETER INSTANCE = share_bram

　　PARAMETER HW_VER = 1.00.a

　　BUS_INTERFACE PORTB=share_bram_if_cntlr_1_PORTA

　　BUS_INTERFACE PORTA = share_bram_if_cntlr_0_

　　PORTA

　　END

　　(3)生成地址空间(Generate Addresses)

　　使用Generate Addresses命令，系统自动分配地址空间。由于软件本身不支持双核系统设计，在地址空间冲突时，需要手动对冲突的地址空间进行调整。使用Generate Bitstream可产生系统的硬件比特流。