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雙MicroBlaze軟核處理器的SOPC系統(tǒng)設(shè)計（一）

　　1.3 軟件設(shè)計

　　1.3.1 存儲器映像

　　為了保證每個處理器在執(zhí)行軟件部分時不發(fā)生沖突，必須對其存儲器進行存儲器映像。圖2是存儲器映像圖。

圖2 處理器的存儲器映像圖

　　從圖2中可以看出，用戶可以靈活地為兩個ELF文件分配適當(dāng)大小的存儲器空間作為ELF文件的映射地址范圍。由于boot（引導(dǎo)）存儲器不可以共享，所以ELF文件的boot部分（。vectors*）被映射到私有存儲器中，它可以實現(xiàn)MicroBlaze處理器隨時調(diào)用，也可以引導(dǎo)ELF文件加載到DDR中。Heap和stack的范圍表示ELF文件在DDR中映像的存儲器大小。boot存儲器的大小表示boot部分所能引導(dǎo)的DDR的范圍。ELF文件的位置和輸出鏈接腳本的位置可以根據(jù)用戶的需求選擇。每個可執(zhí)行文件的存儲器映像地址都是通過編譯器來實現(xiàn)的，實現(xiàn)以后被傳到鏈接器，生成鏈接腳本。

　　1.3.2 通信與同步

　　利用Shared Memory模塊通信是處理器之間常用的通信方式。其通信接口函數(shù)如下：

　　SHM_WRITEAREA（）；/*向Shared Memory中寫數(shù)據(jù)*/SHM_READAREA（）； /*從Shared Memory中讀數(shù)據(jù)*/利用Mailbox模塊可以實現(xiàn)處理器之間的信息傳遞和中斷。這在軟件設(shè)計中主要體現(xiàn)在以下代碼行中：

　　XMbox_WriteBlocking（）；/*向Mailbox中寫數(shù)據(jù)*/XMbox_ReadBlocking（）；/*從Mailbox中讀數(shù)據(jù)*/在軟件應(yīng)用設(shè)計中，兩個處理器之間的同步是通過Mutex Locks實現(xiàn)的，它的狀態(tài)有LOCK和UNLOCK之分。Mutex狀態(tài)的操作主要體現(xiàn)在以下命令行中：

　　MLOCK（）；  /*使用之前LOCK*/MUNLOCK（）；/*使用之后UNLOCK*/軟件的調(diào)試（debug）需要手工地選擇處理器，兩個處理器不可以同時調(diào)試。在XMD Console中的調(diào)試命令主要有：

　　debugconfig–reset_on_run disable /*時避免復(fù)位*/dow executable.elf /*ELF文件*/run /*運行*/2 實驗結(jié)果

　　本設(shè)計采用調(diào)試模塊分別對兩個處理器進行調(diào)試，通過超級終端輸出測試結(jié)果。

　　2.1 Mailbox的測試結(jié)果

　　通過Mailbox可以實現(xiàn)處理器之間的中斷和通信。

　　兩處理器首先通過交換字符串“helo BOY”的形式匯合（rendezvous），以此來證明兩個處理器的連接情況。在這里，每次發(fā)送的數(shù)據(jù)包為2044字節(jié)，共發(fā)送了3個數(shù)據(jù)包，都能成功地發(fā)送。經(jīng)驗證，每次發(fā)送的信息量為4096字節(jié)，可以重復(fù)發(fā)送。

　　2.2 Mutex的測試結(jié)果

　　通過Mutex可以實現(xiàn)兩處理器的同步。當(dāng)兩個MicroBlaze處理器訪問共享資源時，可以用Mutex核修改臨界區(qū)域里共享資源的值。臨界區(qū)域里的值是隨著處理器的訪問而更新的。在沒有輸出時處理器會鎖定Mutex核，有輸出時解鎖Mutex核。同步使得控制臺的輸出結(jié)果正確可用，不會出現(xiàn)混亂的狀態(tài)。

　　2.3 Shared Memory的測試結(jié)果

　　通過Shared Memory實現(xiàn)處理器之間的通信。處理器0首先向共享存儲器中寫入一個32位的數(shù)據(jù)并設(shè)置一個共享flag表明數(shù)據(jù)可用，等待處理器1讀取這個數(shù)據(jù)。

　　然后，處理器1從共享存儲器中讀取處理器0寫入的數(shù)據(jù)并設(shè)置一個共享flag表明它已經(jīng)讀取了這個數(shù)據(jù)。雙處理器會重復(fù)這樣的過程，直到達到所設(shè)置的數(shù)目12.

　　結(jié) 語

　　本文以MicroBlaze軟核為基礎(chǔ)，利用XPS作平臺來設(shè)計雙MicroBlaze處理器片上系統(tǒng)，此片上系統(tǒng)可以很好地實現(xiàn)兩軟核處理器間的通信和中斷功能，該系統(tǒng)在Xilinx公司的XUPV5-LX110T開發(fā)板上得到實現(xiàn)，在超級終端中得到驗證。本設(shè)計的優(yōu)點是把處理器核之間的通信、中斷、同步放在了同一系統(tǒng)中進行研究，深入研究了處理器之間的中斷控制。下一步要做的工作是更多核的片上系統(tǒng)設(shè)計和操作系統(tǒng)移植。