XPS软件的基本操作

        XPS软件的基本操作

XPS的启动

XPS有两种启动方式，一种是直接点击“开始” “程序” “Xilinx Platform Studio 9.1i” “Xilinx Platform Studio PACE”即可启动；另一种是在ISE中通过双击Embedded Processor类型的源文件来打开。
前者专门用于设计完备的嵌入式系统，也是本次主要讲述的方式；后者可将嵌入式设计作为ISE设计的一个子模块，在下节进行介绍。

利用BSB创建新工程

在了解了EDK的基本概念以及完成软件安装后，接下来介绍如何利用EDK来开发嵌入式系统。首先需要利用基本系统创建器（Base System Builder，BSB）向导来快速创建一个设计，然后再对其进行定制。BSB是帮助用户快速建立系统的软件工具。当用户希望创建一个新的系统时，XPS会自动调用BSB。在BSB中，可以创建工程文件、选择开发版、选择和配置处理器以及I/O设备，添加内部外围设备，生成系统报告等。BSB向导会自动完成以下工作：
1.        生成顶层工程文件（.xmp文件）
Xilinx微处理器工程（Xilinx Microprocessor Project，XMP）文件是所开发嵌入式系统的顶层文件描述。所有XPS工程信息都在XMP文件中得以保存，此文件包括微处理器硬件规范（Microprocessor Hardware Specification，MHS）和微处理器软件规范（Microprocessor Software Specification，MSS）文件的存储位置等，有关MHS和MSS文件将在后面内容进行阐述。XMP文件同时也包括了XPS将进行编译的C源文件和头文件的信息，以及SDK编译的可执行文件的信息。
2.        选择/新建电路板
这里包括两个选项：指定的目标板和用户自己设计的板。如果选择前者，则BSB允许用户选择板上的外围设备，且其FPGA端口可以自动地匹配板子，同时也创建一个可以下载到板子上运行的完整平台和测试应用；而对于后者，用户可以基于一些已有的处理器核和外围设备核，按照需要添加处理器和外围设备。
3.        选择并配置处理器
可以选择的处理器有MicroBlaze和PowerPc。同时还可以选择：器件类型，封装，速率等级，参考时钟频率，处理器总线时钟频率等等。
4.        选择并配置多个I/O接口
BSB可以决定用户预定义板子上，哪些外部存储和I/O设备是有效的。并且对于指定的器件还可以选择：波特率，外围设备类型，数据比特数，校验等。
5.        添加内部外围设备
外围设备包括芯片上存储控制器和计时器等。BSB允许用户添加需要的外围设备。
6.        设定软件
可以在BSB中对标准的输入输出器件进行说明，用户还可以选择希望XPS产生的C应用样例。每个应用程序都包括一个链接脚本。这里用户所选择的应用样例包括存储测试、外围设备测试或者两者皆有。
7.        查看创建的系统
完成以上选择后，BSB将显示已经生成的系统。用户可以选择：产生这个工程，或者是返回到前述步骤进行设置的修改。下面以加载Xilinx Spartan_3E_RevD开发板（该开发板的配置文件存放在EDK安装目录下的“board\Xilinx\boards\Xilinx_Spartan3E_RevD\data”文件夹中）为例，详细介绍利用BSB新建工程的全部流程。
例9-1 通过BSB向导建立Xilinx Spartan_3E_RevD开发板的工程。

1）启动XPS。当双击XPS的快捷方式后，BSB向导就会自动打开，其界面如图9-24所示。选中“Base System Builder Wizard（recommended）”选项，并点击“OK”按钮。

图9-24 BSB向导的启动画面

2）选择工程路径。在弹出的提示界面的“Project File”下的输入框中填入工程存放路径，或单击“Brouse”按钮来选择合适的工程路径。在本例中，选择工程目录为“E:/work/xilinx/edk”，并将工程命名为spartan3e500e，如图9-25所示。单击“OK”按钮，在弹出的对话框中选择“I would like to create a new design”，并单击“Next”按钮。

图9-25 工程存放路径选择界面

3）在弹出的板型选择对话框中，在“Select board”选中“I would like to create a system of the following development board”，在“Board vendor”的下拉框中选择Xilinx，在“Board name”的下拉框中选择Spartan-3E starter board，在“Board revision” 的下拉框中选择D，如图9-26所示。如果使用用户自定义的开发板，则选择“I would like to create a system for a custom board”。单击“Next”。

图9-26 开发板选择界面

4）进入处理器选择界面。对于内部集成了PowerPC内核的FPGA芯片（Virtex-2 Pro以上部分型号）可以选择PowerPC或Microblaze，否则只能选择Microblaze。由于本例选用的是FPGA为Spartan-3E系列，不支持PowerPC，所以只能选择Microblaze软核，如图9-27所示。点击“Next”按钮。

5）配置处理器。配置Microblaze的参考时钟、总线处理时钟频率、处理器调试接口以及片上存储空间的大小，都使用默认值，如图9-28所示。时钟频率和参考时钟和硬件设计保持一致，定为50MHz。“On Chip H/W Debug Chain”就是利用JTAG端口进行处理器的调试。片上存储器由FPGA芯片中内嵌的块RAM组成，选定大小为8KB。然后点击“Next”按钮。MicroBlaze和PowerPC的工作时钟都是系统时钟经过DCM模块倍频后得到的，在一般情况下，建议MicroBlaze的时钟不超过100MHz，PowerPC的时钟不超过250MHz。

图9-27 处理器参数配置界面                                                             图9-28 处理器选择界面

6）添加I/O接口。开发板配置文件选择了RS_232_DCE、RS_232_DTE、LED_8bits、DIP_Switches_4bits、Buttons_4bits、Flash_16M*8、DDR_SDRAM_32M*16以及Ethernet_MAC等I/O接口，如图9-29~9-31所示。各个I/O接口将在后文详细介绍。如果是用户自定义电路板，操作界面如图9-30所示，用户点击右上角的“Add Device”按钮，然后在弹出的对话框的“IO Interface Type”的下拉框中选择所需的I/O接口模块，再点击“OK”按钮，该过程每次只能添加一种I/O接口，如有多个需要反复操作。

图9-29 可配置IO端口列表（1）

图9-30 可配置IO端口列表（2）                                                图9-31 可配置IO端口列表（3）

7）添加内部外围设备。如果开发板的部分外设在XPS中并没有提供，那么就需要通过用户通过HDL语言实现自定制底层接口逻辑，再将其作为外设导入到XPS中。由于Spartan3E Starter开发板上的设备在XPS库中都能找到，因此可以跳过这一步骤。后面将详细介绍如何实现定制外设的底层接口逻辑以及如何添加到XPS中。

8）软件建立。如图9-32所示，该步骤需要完成下列几个工作：选择STDIN/OUT器件，这里注意RS232_Uart外围设备为所选之一；Boot存储器为plb_bram_if_cntlr_1；存储器和外围设备的测试都使用默认的应用测试。软件测试为所选外围设备发送或接收信息。微处理器得到外围设备的状况后，通过STDIN/STDOUT设备发出报告。

图9-32 软件建立向导

9）配置存储器和外围设备的测试应用。在这个工程中，将指令、数据和栈/堆的存储位置设置为plb_bram_if_cntlr_1。这样，利用BRAM控制器“_if_cntlr_1”，程序代码在FPGA“plb_bram”里的块RAM之外运行。

图9-33 配置存储器和外围设备的测试应用

10）创建系统。在选择并配置系统各个部分后，用户就可以对BSB给出的系统进行检查。用户可以返回到之前的任何一步进行修改。检查后，点击“Generate”产生系统。BSB给出的系统信息如图9-34所示，通过比较可以看出，其和开发板硬件是匹配的。

图9-34 BSP给出的系统信息

11）设计生成。在生成上述设计后，系统的目录结构同时也得以创建。HDL和其它文件根据用户的选择而生成，处理器，总线和外围设备以及其它逻辑实例间的连接也得到了处理。点击“Finish”，XPS即与所创建的系统相关联。至此，就完成了一个新系统工程的创建过程。