EDK设计的实现流程

EDK设计的实现流程

1．基于EDK的开发流程

一个完整的嵌入式设计流程包括硬件设计和调试、软件设计与调试，各个步骤相对独立但又相辅相成。由于嵌入式应用场合多样，且软、硬件都可裁剪，因此并不是每个设计都要完成所有的步骤。图9-21为基于EDK的嵌入式设计的简化流程图。

图9-21 简化的嵌入式设计流程图

通常ISE FPGA开发软件在后台运行，XPS工具调用ISE软件提供的功能。XPS主要用来嵌入式处理器硬件系统的开发。微处理器、外围设备以及这些组件之间的连接问题，另外还有它们各自的属性设置都在XPS里进行。简单的软件开发可以在XPS里完成，而对于更复杂的应用开发和调试，Xilinx则推荐使用SDK工具。硬件平台的功能验证可以通过硬件描述语言HDL仿真器完成。XPS提供了行为级、结构级以及定时精确级等三种类型的仿真。验证过程结构由XPS自动产生，其中包括了仿真的HDL文件。设计者只需要输入时钟时序、重配置信息以及一些应用代码即可。仿真细节将在下面的内容中进行相关讲述。完成设计后，在XPS中将FPGA比特流和可执行可链接格式文件下载，就可以进行目标器件的配置。

完整的EDK开发流程如图9-22所示，其主要步骤有：
1.        创建硬件平台：利用XPS的板级开发包向导（BSB Wizard）快速构建设计的硬件平台，是EDK设计的第一步。
2.        添加IP Core以及用户定制外设：在XPS中添加所需的IP Core，对于XPS库中缺少的模块，需要用户自行设计。同样，XPS提供了建立用户自定义外设的向导，可简化该过程。
3.        生成仿真文件并测试硬件系统：生成硬件系统的仿真文件，可选择行为级、结构级以及时序级仿真，利用ModelSim等工具测试系统，特别是用户自定义的外设；如果测试失败，需要返回上一步修改。
4.        生成硬件比特流：生成硬件网表和比特流文件，这个步骤类似于传统FPGA设计的综合、布局布线、生成编程文件这3个操作。
5.        开发软件系统：针对软件需求编写硬件代码，确定软件的操作系统、库、外设驱动等属性，针对每个应用软件工程，设置编译器、优化级别、使用的连接文件等信息。等设置完成后，编译生成.elf格式的可执行代码。
6.        合并软、硬件比特流：编译软件后，需要将软、硬件可执行文件合并在一起，生成最终的二进制比特文件。
7.        下载：使用JTAG编程电缆或编程器将更新后的最终比特流烧写到FPGA、PROM、FLASH以及CF卡。
8.        在线调试：可利用XMD工具或ChipScope工具调试，通过JTAG编程电缆在线调试，下载可执行软件代码、控制执行，并监控相关系信息。

图9-22 完整的嵌入式设计流程图

2．EDK设计比特文件的组成

如前所述，最终下载到FPGA的嵌入式比特流文件是软、硬件比特流合并在一起的，详细的组成部分如图9-23所示。硬件部分比特流包括MHS文件、用户自定义HDL代码，二者经过综合实现后，产生.ngc网表，生成硬件系统的比特流文件；软件系统包括MSS文件、用户.c/cpp/asm文件，通过GCC编译器，生成目标文件.obj，再经过连接合成软件系统的比特流文件；最后通过Data2MEM过程，将软、硬件比特流合成完整系统比特流文件，通过JTAG链路下载到FPGA芯片中。

图9-23 EDK配置比特文件的组成结构

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