如何在芯片的PL上构建软核处理器？

到目前为止，我们已经在之前的文章中聊过Zynq SOC内部的 PS和PL，以及在Zynq SoC PS部分的ARM Cortex-A9处理器上运行的操作系统。但是有一个领域我们还没有去探索过，那就是在芯片的PL上构建软核处理器。PicoBlaze在赛灵思软核中是一个比较常见的软核。它是一个8位处理器，由于它的高精确性（每条指令需要两个周期），很多基于赛灵思可编程器件的系统设计使用PicoBlaze 软核处理器来代替状态机和其他控制结构。你甚至可以使用PicoBlaze 处理器通过I2C和RS232 总线实现串行通信，使设计更加精简并且节省设计时间。

我们应该做的第一件事就是从 PicoBlaze专区下载最新版本的 PicoBlaze处理器。这个最新的PicoBlaze处理器支持UltraScale 和7系列所有可编程器件（包括Zynq SOC）。

我们的目的是让其作为一个标准的IP模块，我们可以打包并且添加到我们的VIVADO模块图中。然而，在这之前，我们第一步是得了解下随PicoBlaze处理器会带来什么东东，以及它的开发流程。在我们的下载目录中我们将看到以下文件：

1、KCPSM6.Vhd:这是PicoBlaze 处理器的源代码文件。

2、KCPSM6.exe:这是一个汇编程序用于生成机器代码和文件所需的内存。

3、ROM_Form.vhd: 这是被汇编可执行文件用来生成VHDL文件，该文件包括了我们建立的目标程序。

4、KCPSM6_design_template.vhd: 这是一个PicoBlaze 处理器的例化模板文件。

5、All_kcpsm6_syntax.psm:该文件定义了所有的汇编指令和语法。

在PL上实现PicoBlaze 的开发流程是：

1、编写程序可执行PicoBlaze程序。在这个例子中，我们将实现一个简单的流水灯。我们可以使用all_KCPSM6_syntax.psm 文件作为一个快速参考，里面有我们要用到的PicoBlaze 汇编指令，同时在下载的文件中也有大量的用户指南（PDF）可以让我们快速上手。

2、写完这个简单的程序，我们就用KCPSM6.exe汇编器进行编译，它将建立一个用我们对应的程序名命名的RAM文件。这个文件内包含一些将被PicoBlaze 控制器执行的程序，你必须将这个文件链接到PicoBlaze 处理器来建立功能系统，

3、修改RAM文件大小，如下图所示，根据芯片系列将6S改成7S，并且选择内存大小为2K：

 

4、在同一个文件夹内，创建一个顶层文件将处理器和RAM 结合PicoBlaze所需的其他代码连接起来 。比如说，当写成如下时就是声明它作为输出端口：

 

5、使用VIVADO的工具—>“建立和打包IP”选项来新建一个IP，将以上三个文件打包成一个IP。

6、在打包这个程序之后，我们检查确认下是否被包含进来成为一个仓库，（如果没有，我将手工添加）并且将这个IP模块添加到模块图。

 

7. 将PicoBlaze 模块的时钟链接到FPGA时钟（设置为40MHZ），并且定义三个输出接口连接到MicroZed 的LED对应的IO上。

8. 编译设计并且导出到SDK

 

当我们编译完这个设计，如果我们有一个JTAG连接器，我们将位流文件烧录到FPGA并且看看LED是否有闪烁，或者我们可以导出到SDK并且建立一个Boot文件，在上电之后通过Boot文件来运行这个程序。

我将在下次深入探讨我们刚刚建立的设计。同时，我将这个Demo用到的文件也附加到这个博客中。我提供了PSM文件和顶层文件。如果你下载了PicoBlaze 软核，你可以使用PicoBlaze 汇编器来生成一个Test.vhd内存文件。