Spartan6 FPGAを搭載したATLYSボードを使用してソフトコアCPU(microblaze_mcs)を動作させる手順。
ハードウェアプロジェクトの生成
CORE Generatorプロジェクトの追加
New SourceよりCPUを追加
ソースタイプをIP(CORE Generator...)にする。
File nameは任意の名前でOK
Locationも任意のディレィクトリでOK
IPからMicroBlaze MCSを選択しNextへ
CPU(microblaze_mcs)の設定
MCS
| 設定項目 | 内容 | 説明 |
|---|---|---|
| Insrance Hierarchical Design Name | インスタンス名 | 任意の名前でOK ただしインスタンス名は後で使用する |
| Input Clock Freqency | CPUの処理クロック周波数 | ATLYSボードには100MHzのオシレータがのっているので100にする (周波数は使用環境に合わせて設定する。ここの設定と実態のクロック周波数があっていないと、シリアルポートのボーレートと不整合がおき、シリアル通信で文字化けする) |
| Memory Size | CPUの１時メモリサイズ | 大きくするほどプログラムサイズに余裕は出る しかしBlockRAMを消費するのでシステム全体でバランスをとる必要がある ※今回は最大の64KBにする。 |
| Enable IO Bus | 汎用バスを付けるか否か | 汎用バスをつけることで自作IP（モジュール）にアクセス可能になる 今後IPを増設するのでONにしておく |
| Enable Debug Support | デバッグ機能 | Onにしておくと、プログラムをブレーク（途中で止める）したりデバッグが可能になる |
UART
*UARTを使用するのでReceiver TransmitterともにONにする。
*ボーレートは任意（今回は115200とする）
*8bitのパリティ無しにする
*
受信したときに割り込み処理をかけたいのでImplement Receive InterrruptをONにしておく
GPO
ATLYSボードの8個のLEDをGPOにつなげるので今回は8個とする。
GPI
ATLYSボードの8個のスライドスイッチをGPIにつなげるので今回は8個とする。
CPUコアの生成は以上。
プロジェクトにCPUが追加されていればOK
DessignタブのView HDL Instantiation Templateをダブルクリックすると、インスタンスする際のひな形が出てくるので、これをコピーしてアレンジします。
トップモジュールへの組み込み
CPUをFPGAのトップモジュールの配下へ組み込みます
TOP.vhd
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity ATLYS_TOP is
port(
i_clk100m :in std_logic ;--クロック
i_rst_sw_n :in std_logic ;--リセット
i_UART_RX :in std_logic ;--シリアルポート受信
o_UART_TX :out std_logic ;--シリアルポート送信
i_DIP_SW :in std_logic_vector(7 downto 0) ;--ＤＩＰスイッチ
o_LED :out std_logic_vector(7 downto 0) );--ＬＥＤ
end entity;
architecture RTL of ATLYS_TOP is
component CPU
port(
Clk :in std_logic ;
Reset :in std_logic ;
IO_Addr_Strobe :out std_logic ;
IO_Read_Strobe :out std_logic ;
IO_Write_Strobe :out std_logic ;
IO_Address :out std_logic_vector(31 downto 0) ;
IO_Byte_Enable :out std_logic_vector(3 downto 0) ;
IO_Write_Data :out std_logic_vector(31 downto 0) ;
IO_Read_Data :in std_logic_vector(31 downto 0) ;
IO_Ready :in std_logic ;
UART_Rx :in std_logic ;
UART_Tx :out std_logic ;
UART_Interrupt :out std_logic ;
GPO1 :out std_logic_vector(7 downto 0) ;
GPI1 :in std_logic_vector(7 downto 0) ;
GPI1_Interrupt :out std_logic ;
INTC_IRQ :out std_logic );
end component;
signal clk :std_logic ;
signal rst :std_logic ;
signal uart_rx :std_logic ;
signal uart_tx :std_logic ;
signal gpi :std_logic_vector(7 downto 0) ;
signal gpo :std_logic_vector(7 downto 0) ;
--***************************************
begin
--***************************************
-----------------------------
--Input port
-----------------------------
clk <=i_clk100m ;
rst <=not i_rst_sw_n ;
uart_rx <=i_UART_RX ;
gpi <=i_DIP_SW ;
-----------------------------
--Output port
-----------------------------
o_UART_TX <=uart_tx ;
o_LED <=gpo ;
--CPU
mcs_0 :CPU
port map
(Clk =>clk --100MHz
,Reset =>rst --High Reset
,IO_Addr_Strobe =>open --not use
,IO_Read_Strobe =>open --not use
,IO_Write_Strobe=>open --not use
,IO_Address =>open --not use
,IO_Byte_Enable =>open --not use
,IO_Write_Data =>open --not use
,IO_Read_Data =>x"00000000" --not use
,IO_Ready =>'0' --not use
,UART_Rx =>uart_rx --UART port
,UART_Tx =>uart_tx --UART port
,UART_Interrupt =>open --not use
,GPO1 =>gpo --LED
,GPI1 =>gpi --DIP-SW
,GPI1_Interrupt =>open --not use
,INTC_IRQ =>open --not use
);
end architecture;
UCFファイル
ATLYSボードに合わせたピン配置及び電気的をUCFファイルに記述します。
このときにCPUのメモリであるBlockRAMの配置を指定します。
(プログラムをアップロードする際にBlockRAMの位置情報が必要になるため、予め固定しておく)
PIN.ucf
CONFIG VCCAUX = 3.3;
NET "i_clk100m" LOC = "L15" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
TIMESPEC TS_clk100 = PERIOD "clk100" 100 MHz HIGH 50%;
NET "i_rst_sw_n" LOC = "T15" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<0>" LOC = "A10" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<1>" LOC = "D14" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<2>" LOC = "C14" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<3>" LOC = "P15" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<4>" LOC = "P12" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<5>" LOC = "R5" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<6>" LOC = "T5" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_DIP_SW<7>" LOC = "E4" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<0>" LOC = "U18" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<1>" LOC = "M14" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<2>" LOC = "N14" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<3>" LOC = "L14" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<4>" LOC = "M13" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<5>" LOC = "D4" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<6>" LOC = "P16" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_LED<7>" LOC = "N12" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "i_UART_RX" LOC ="A16" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
NET "o_UART_TX" LOC ="B16" | IOSTANDARD = LVCMOS33;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[0].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y30;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[1].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y30;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[2].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y30;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[3].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y30;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[4].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y28;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[5].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y28;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[6].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y28;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[7].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y28;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[8].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y26;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[9].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y26;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[10].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y26;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[11].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y26;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[12].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y24;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[13].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y24;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[14].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y24;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[15].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y24;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[16].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y22;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[17].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y22;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[18].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y22;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[19].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y22;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[20].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y20;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[21].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y20;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[22].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y20;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[23].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y20;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[24].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y18;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[25].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y18;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[26].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y18;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[27].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y18;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[28].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X0Y16;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[29].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X1Y16;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[30].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X2Y16;
INST "mcs_0/U0/lmb_bram_I/RAM_Inst/Using_B16_S1.The_BRAMs[31].RAMB16_S1_1" LOC = RAMB16_X3Y16;
書き込みファイルの生成
ISEにてSynthsize-XST⇒Implement Design⇒Generate Programming Fileの順に実行し書き込みデータ(bitファイル)を生成する。
ISEでの作業はここまでです。
SDKでの作業に続きます。