[发明专利]基于FPGA的嵌入式双核系统的自主配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的嵌入式双核系统的自主配置方法。属于嵌入式系统领域。

背景技术

近年来，片上可编程系统SOPC（System On a Programmable Chip）凭借其设计灵活、速度快、集成度高、功耗低等优势，已经在航空航天、消费电子、通信、仪器仪表、军事装备、工业控制等众多领域广泛应用。片上可编程系统一般采用大容量FPGA作为载体，用户可以在一片FPGA中定制功能模块，并且可以将自己开发设计的逻辑功能模块以IP核的方式添加到系统中，完成对特定功能的实现。基于FPGA的片上可编程系统已经成为SOPC技术的重要实现形式，同时，嵌入式系统的架构已经向双处理器系统甚至多处理器系统方向发展。

Xilinx公司在基于FPGA的嵌入式系统设计上做的比较成熟，先后提出了多种双核系统的整体设计方案，然而，当嵌入式系统应用于实际工程、项目中时，对于系统的实时性和便携性要求比较高，需要嵌入式系统能够自主完成配置文件的存储和加载过程，即需要系统具备上电自启动功能，来满足实际的应用需求，在这方面，Xilinx公司在2010年提出了基于FPGA的单核系统的配置方法，然而，随着嵌入式系统架构向双核系统甚至多核系统方向的发展，嵌入式双核系统的配置问题成为目前必须解决的难题，Xilinx公司并没有就基于FPGA的双核系统配置问题展开研究，并且经调研，目前还没有人提出关于双核系统配置实现的方案。

发明内容

本发明是为了解决现有的基于FPGA的嵌入式双核系统不能自主完成配置文件的存储和加载的问题。而提出了基于FPGA的嵌入式双核系统的自主配置方法。

本发明所述的基于FPGA的嵌入式双核系统的自主配置方法中，所述基于FPGA的嵌入式双核系统包括FLASH存储器、第一内部存储器、第一外部设备、外部存储器、第一处理器、第二处理器、Mailbox IP核、Mutex IP核、Shared BRAM IP核、PLBv46BRIDGE IP核、第二内部存储器和第二外部设备，

所述FLASH存储器、第一内部存储器和第一外部设备与外部存储器、第一处理器、Mailbox IP核、Mutex IP核、Shared BRAM IP核和PLBv46BRIDGE IP核通过PLBv46_0总线进行数据交换，

外部存储器、第二处理器、Mailbox IP核、Mutex IP核、Shared BRAM IP核和PLBv46BRIDGE IP核与第二内部存储器和第二外部设备通过PLBv46_1总线进行数据交换；

基于FPGA的嵌入式双核系统的自主配置方法为：

步骤一、采用PLBv46BRIDGE IP核设置地址范围参数ADDRESS RNG，地址范围参数ADDRESS RNG通过双端口的PLBv46BRIDGE IP核进行双端口的拓展，使FLASH存储器1被PLBv46_0总线和PLBv46_1总线共用，

步骤二、在软件开发工具平台Xilinx Platform Studio中设计双核系统的硬件结构，生成系统的比特流文件system.bit，然后进入软件开发工具包Xilinx Software Development Kit，在软件开发工具包Xilinx Software Development Kit中编写引导程序bootloader_0.elf和bootloader_1.elf以及应用程序software_0.elf和software_1.elf，生成下载比特流文件download.bit，采用iMPACT下载工具将下载比特流文件download.bit进行格式转换，然后将转换格式后的比特流.mcs文件烧写在FLASH存储器中，

步骤三、在软件开发工具包Xilinx Software Development Kit中将应用程序software_0.elf和software_1.elf进行FLASH存储器的二次烧写，

步骤四、当系统上电或复位后，引导程序bootloader_0.elf和bootloader_1.elf会自动将烧入FLASH存储器中的可执行文件搬移到外部存储器中执行，直到发现结束标志位，系统运行结束。

本发明采用PLBv46BRIDGE IP核为FLASH存储器提供多连接的工作方式，将硬件和软件配置文件加载到FLASH存储器中，待系统上电或复位后，能够读取FLASH存储器中存储的配置文件，实现系统自主完成配置文件的存储和加载。它可用于航空航天、消费电子、通信、仪器仪表、军事装备、工业控制中。

附图说明