基于MicroBlaze与FPGA的高可靠性嵌入式系统设计

随着FPGA的快速发展,基于MicroBlaze与FPGA架构设计的嵌入式系统由于其空间尺寸优势得到广泛引用。为提高系统可靠性,通过FPGA设计看门狗电路监测MicroBlaze软核处理器运行情况。若处理器运行异常,则将处理器复位,此时程序从入口代码重新运行。在上述过程中,系统完成重启的前提是软核入口代码数据正确,若处理器运行异常且将入口代码数据篡改,此时系统将无法正常重启。为解决该问题,设计了基于MicroBlaze与FPGA的高可靠性嵌入式系统,通过加载保护设计方式,保证嵌入式系统在该故障下仍能够进行重启。

基于MicroBlaze的激光告警最小处理系统设计

为满足激光告警系统高角度分辨率与小型化设计兼容的需求,基于嵌入式系统开发流程,研究了MicroBlaze软核处理器的体系结构,设计并实现一个基于MicroBlaze软核的激光告警最小处理系统。该设计通过MicroBlaze软核搭建微处理器平台,与设备功能所需的外设IP核联合完成可编程系统芯片(SOPC)的设计,单片集成处理的设计使得信号流转发生在单个芯片内部,大大提高了数据运算速度与数据交互的实时性。实验结果表明,该系统很好实现了对激光信号的采集、处理,与外部设备串口通信结果符合预期。

基于软核MicroBlaze的小型姿态检测系统设计

为满足捷联惯导系统小型化、高精度、低成本的要求,构建了基于软处理器核的姿态检测系统,提出了磁罗盘辅助MEMS惯性传感器的卡尔曼滤波算法。在FPGA平台上,围绕MicroBlaze构建片上系统,设计双软件工程实现系统软件开发;在此基础上,为提高系统的实时性能,综合3种片上系统优化方案,进一步优化了处理器对片外RAM的访问效率。测试结果表明,优化后的片上系统运算速度是优化前的近10倍。实验中将该系统测得的姿态角与航姿参考系统(attitude and heading reference system,AHRS)测量值进行比较,其差值保持在0.8°以内,表明该系统能够满足导航系统的姿态检测要求。

基于Xilinx MicroBlaze多核嵌入式系统的设计

MicroBlaze核是嵌入在Xilinx FPGA之中的属于32位RISC Harvard架构软处理器核。针对Xilinx MicroBlaze软处理器的核间互连,实现多处理器核之间的快速通信的目的,采用了PLB和FSL总线混连的方法,利用xps_mail-box和xps_mutex核完成核间的通信与同步,通过在Xilinx EDK平台下,将3个软处理器核嵌入到FPGA Spartan-3E芯片上的试验,开发出了一个运行在FPGA上的基于多处理器的嵌入式可编程片上系统,得出此种多核处理器混连的可行性与实用性,核间通信速度得到提升的结论。

基于MicroBlaze软核的嵌入式最小系统

采用MicroBlaze软核构建嵌入式最小系统,给出其硬件设计方法,介绍了自主定制用户IP核的方法。同时给出了最小系统的软件设计方法和Bootloader软件流程图;加载μCOSII操作系统;通过串口与上位机调试软件通信;详细介绍了通信的流程,正确的通信结果证明最小系统适合产品开发的需要。

基于MicroBlaze软核处理器的图像采集系统设计

针对传统图像采集系统功能单一及调试困难等缺点,在图像采集与处理系统中引入基于MicroBlaze软核处理器的SOPC;通过平台FPGA设计技术,在一片可重构SOPC中集成了一套用于图像数据采集与阶段调试的系统,内部OPB总线上采用自定义的IP核实现图像数据的采集与缓存控制,并通过USB口将图像处理数据向主机PC进行实时的转送;通过实验验证以及系统最终实现表明,该设计能快速高效地完成图像数据的采集与系统实时调试,具有体积小、可重构、稳定性好等特点,并已应用于某一科研相机的图像采集与处理系统中。

FSL总线IP核及其在MicroBlaze系统中的应用

MicroBlaze是基于Xilinx公司新一代FPGA器件的软处理器核。其FSL总线是FIFO单向链路,可以实现用户自定义IP核与MicroBlaze内部通用寄存器的高速直连。本文对MicroBlaze的几种主要总线接口进行比较,详细分析、介绍FSL总线的结构、特点、工作原理和配置方法。通过一个矢量汉字还原的应用实例,具体描述在FPGA片上系统设计中利用FSL高速总线整合用户自定义IP核,实现软处理器系统硬件加速的方法及步骤。

基于AXI总线的MicroBlaze双核SoPC系统设计

目的是利用嵌入在Xilinx FPGA中的MicroBlaze核实现基于AXI总线的双核嵌入式系统设计以及共享实现LED灯的时控。对于共享实现LED灯时控的方法是通过在两个低速总线之间加入一个axi2axi_connector实现axilite总线上的slave共享。对于实现双核之间的通信主要方法是利用mailbox和mutex完成核间通信。硬件平台采用的是Xilinx FPGA Spartan-6Atlys板,软件平台是Xilinx EDK,主要使用的是XPS(硬件设计)和SDK(软件设计),开发出了运行在FPGA上的基于MicroBlaze双核的嵌入式系统,得出了核间通信的可行性以及共享slave实现LED灯时控的实用性。

MicroBlaze处理器的PetaLinux操作系统移植

引言 随着FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术的迅速发展，SOPC（System On a Programmable Chip，可编程片上系统）作为一种特殊的嵌入式微处理器系统，已逐渐成为一个新兴的技术方向。

微处理器MicroBlaze在雷达系统中的应用

利用FPGA及其片上32位微处理器内核MicroBlaze,构建雷达目标跟踪系统,硬件实现的高速并行性保证了多目标跟踪的实时性,微处理器CPU强大的控制协调功能保证系统的正常运行。针对多目标波门排序这一难点,本文提出了利用顶层软件排序的方法,降低了难度和运算量,提高了灵活性,很好的解决了问题。

基于Microblaze的实时红外直方图均衡器

直方图均衡算法是红外图像处理中一种很有效的图像增强方法。在传统实时红外系统中,一般采用DSP+FPGA的硬件结构实现该算法。以某红外系统为应用背景,利用Xilinx公司的SOPC技术——Microblaze软核微处理器,提出了一种SOC解决方案。

基于MicroBlaze软处理器的无线定位算法验证平台的设计与实现

随着移动通信技术的发展,基于移动通信系统的无线定位算法越来越吸引人们的关注。为了对该类算法进行实际验证,设计和实现硬件验证平台。该平台以Xilinx的Spartan XC3S1600E FPGA为核心,采用先进的MicroBlaze软处理器作为控制CPU,并与用Verilog语言描述的控制逻辑进行集成,充分展现了FPGA的强大功能。经过Matlab处理的发射数据可以通过USB接口下载到数据FLASH中,并且可以自由的进行更换,从而可以方便地验证不同的定位算法。该平台经初步实测,证明能够满足算法验证的要求。

MicroBlaze软核处理器的SPI控制器设计

设计了一种基于Xilinx公司提供的MicroBlaze微处理器的SPI控制器。该SPI具有可配置的分频器、三线-四线转换功能,同时可以根据外接的芯片SPI总线需求配置其数据发送的方式。该SPI控制器的逻辑功能在Modelsim下仿真结果正确,并且在Virtex-7芯片上运用此控制器配置多款高速数据转换器、时钟芯片等。验证结果表明,该SPI控制器具有使用灵活、便于移植、易于使用、可以同时配置多片器件等优点。

基于MicroBlaze软核的FPGA片上系统设计

分析软处理器MicroBlaze的体系结构,给出MicroBlaze内核在软件无线电系统中的应用,实现SOPC(可编程系统芯片)。

基于MicroBlaze的PetaLinux嵌入式操作系统移植

近年来,SoPC(System On a Programmable Chip,可编程片上系统)的应用日益增多。针对此趋势,系统介绍了Xilinx公司的MicroBlaze软核处理器和PetaLinux操作系统的特点,利用EDK开发套件搭建一个基于MicroBlaze的硬件平台,并研究了PetaLinux的移植、自定义设备驱动的添加、配置和启动。实验证明,使用PetaLinux开发的SoPC能够满足用户复杂多变的需要,且构建简单、快速,缩短了产品的开发周期。

基于MicroBlaze的振动信号采集系统的设计与实现

为确保发电机组设备稳定运营,分析了振动监测系统的作用并提出了一种基于FPGA嵌入式系统实现数据采集与以太网传输的方案。该方案由FPGA控制多片AD进行同步数据采集与存储,并嵌入高性能的MicroBlaze软核处理器来控制整个系统,使用lwIP实现TCP/IP协议栈,通过以太网控制器将振动信号数据传给远程PC工作站,以1块FPGA为核心完成整个下位机系统的设计。给出了系统的主要模块设计实现方案,通过现场长时间稳定运行证明了这种简化结构设计的可行性与实用性。

PetaLinux操作系统在MicroBlaze系统中的移植

随着性能的逐渐提高以及成本的不断降低,FPGA在嵌入式领域的应用日益广泛。本文介绍了PetaLinux操作系统的特点和目录结构,并分析了基于MLD的BSP自动生成技术,最后总结了PetaLinux操作系统移植的具体方法。这对设计基于MicroBlaze处理器的嵌入式系统具有重要指导意义。

基于MicroBlaze软核的液晶驱动程序设计

MicroBlaze嵌入式软核是一个被Xilinx公司优化过的可以嵌入在FPGA中的RISC处理器软核,具有运行速度快、占用资源少、可配置性强等优点;液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、工作电压低、寿命长、可以显示复杂的文字及图形等优点。本文以信利MPG240128点阵液晶显示模块为例,选择Xilinx公司的Spartan 3E系列FPGA作为控制芯片,介绍嵌入式软处理器MicroBlaze与液晶显示模块的接口和图形显示的编程技术。

基于MicroBlaze的串口通信设计

为了提高基于FPGA实现信号处理设备的集成度,增加接口设计的灵活性,便于协议的修改。介绍了一种基于Micro Blaze软核实现串口通信的设计方法,从MicroBlaze构成、开发流程、串口例化和中断设计方法等方面进行了分析,最终完成了串口通信设计及实现。测试结果表明,在115 200波特率条件下,FPGA串口长时间连续工作,不存在数据丢失情况,证明了采用此种设计方法具有较高的可靠性。