FPGA嵌入式开发：PLB、FSL与OPB连接总线详解与MicroBlaze应用

本文主要探讨了FPGA在嵌入式开发中的应用和重要性，以及与之相关的连接总线类型和技术细节。FPGA，全称Field-Programmable Gate Array，是一种可编程逻辑器件，以其硬件可编程性和软硬件协同设计的特点在嵌入式系统中占据重要地位。 首先，嵌入式系统被定义为一种以计算机技术为基础，针对特定应用进行定制的系统，它具有可裁剪的软硬件特性。这些系统通常以CPU或DSP作为核心硬件，其中硬件部分是固定的，但软件可以通过配置实现灵活调整。基于FPGA的嵌入式系统，如SOPC（片上可编程系统），允许设计师在硬件层面进行定制，提供更高的灵活性和性能。 文章将FPGA嵌入式系统分为三种模式：状态机模式，适用于低成本应用，无需外设和RTOS；单片机模式，具有一定外设和总线结构，适合中等成本且需要实时操作系统的项目；定制嵌入模式则提供高度集成的外设和复杂的实时系统，适用于高性能需求，如网络和无线通信。 随着技术进步，FPGA采用的90nm工艺带来了显著优势，包括增强的处理能力、更低的成本和功耗，甚至能取代小批量ASIC和传统处理器。在嵌入式系统的核心部分，文中提到了RISC处理器，如PicoBlaze、MicroBlaze和PowerPC系列，它们分别提供了不同级别的性能和兼容性。其中，MicroBlaze由Xilinx公司开发，拥有精简指令集、哈佛结构、3级流水线和丰富的寄存器资源，如通用寄存器、特殊寄存器以及支持异常调试等功能。 Xilinx的解决方案强调了其32位微处理器和CoreConnect外设总线，以及支持标准外设的集成能力。特别是MicroBlaze软核，它是最简化版本的片内微处理器，具有400个Slice，且不断迭代更新到V7.0版本，增加了更多的高级功能如高速缓存和FPU。 总结来说，本文围绕FPGA在嵌入式开发中的应用展开，涵盖了连接总线技术、FPGA的分类、不同处理器的选择、以及Xilinx提供的MicroBlaze软核架构和编程模型，展示了FPGA在实现高效、灵活的嵌入式解决方案中的核心作用。