microblaze软核处理器及其ip核调用

MicroBlaze™ CPU 是嵌入式、可修改预置 32 位 RISC 微处理器配置系列。利用没有成本、基于 Eclipse 的 Xilinx 软件开发套件，系统设计人员可在没有任何 FPGA 经验的情况下，使用所选的评估套件立即启动 MicroBlaze 处理器的开发。MicroBlaze 处理器符合大量不同应用的需求，这些应用包括工业、医疗、汽车、消费类以及通信市场等。

MicroBlaze 处理器还包含三个用于模拟类似处理器类型的预置配置。

• 微控制器：适合运行裸机代码
• 实时处理器：RTOS 上的确定性实时处理
• 应用处理器：支持嵌入式 Linux 功能

二、microblaze ip核配置说明

当把鼠标放在选项上时，会出现一个提示，会告诉你它有什么作用。下面详细介绍这些选项。

—Select implemention to optimize area(with lower instruction throughput)：使能面积优化功能。如果选了这个，implementation就会优化面积，尤其是减少流水线数量，从5条减少到3条。（推荐：建议在资源比较紧张的架构，如Artix-7，使能这个选项。然而，如果对性能有敏感的要求，就不要选这个选项，因为一些指令需要额外的时钟周期去执行。另外，对于MMU, Branch Target Cache, Instruction Cache Streams, Instruction Cache Victims, Data Cache Victims, ACE是不能进行面积优化的。）

—Enable MicroBlaze Debug Module Interface：使能调试功能。用Xilinx Microprocessor Debugger来下载、调试程序。（推荐：除非面积资源奇缺，否则不要禁止这个功能。）

—Use Instruction and Data Caches：当执行放在LMB之外的程序的时候，可以使用指令缓存来改善性能。指令缓存有如下特点：….当使用外部存储时，激活这个选项可以明显地改善性能，即使这个缓存很小。

—Enable Exceptions：当使用一个支持异常的操作系统时，需要激活这个选项。或者在一个单独的程序中添加异常回调函数。

—Use Memory Management：当使用一个支持虚拟内存保护的操作系统时（如Linux），需要激活。（当你使能面积优化或者堆栈保护功能时，内存管理单元是不可见的，自动禁止）

—Enable Discrete Ports：使能软核上的独立端口。

1、指令（Instructions）

—使能桶型移位器（Enable Barrel Shifter）：使能软核中的筒形移位器硬件。激活这个参数，就可以使用如下指令（bsrl,bsra,…）使能这个可以提高应用的性能，但是会增大软核的尺寸。如果激活，编译器会自动使用筒形移位器指令。

—使能浮点单元（Enable Floating Point Unit）：使能一个单精度浮点单元（FPU）。使用FPU可以明显地提高应用的单精度浮点性能，同时也会增大软核的尺寸。

—使能整形乘法器（Enable Integer Multiplier）：使能一个整形乘法器硬件。若激活，则可以在给MUL32赋值时，使用mul和muli指令。当给MUL64赋值时，使用mulh,mulhu,mulhsu指令。这个参数可以设置为NONE，可以把MUL或者DSP48释放，用作其他用途。这样做对软核的面积影响很小。当使用这个选项，编译器自动使用mul指令。

—使能整形除法器（Enable Integer Divider）：使能一个整形除法器硬件。若激活，可以使用idiv，iduvu指令。使能这个选项可以提高应用中的除法性能，但是增大了软核的尺寸。当使用这个选项，编译器自动使用idiv指令。

—使能额外机器状态寄存器指令（Enable Additional Machine Status Register Instructions）：若激活，则可以读写MSR，使用msrset和msrclr命令。可以提高访问MSR的性能。

—使能模式比较器（Enable Pattern Comparator）：如激活，则可以使用模式匹配指令pcmpbf，pcmpeq，pcmpne。模式匹配字节查找指令（pattern comparator byte find, pcmpbf）返回找到的第一个字节的位置，提高字符串和模式匹配操作的效率。若使能，SDK库会自动使用这个指令。pcmfeq和pcmpne指令根据两个字是否相同，返回1或者0。这些指令会提高setting flags的效率，编译器会自动使用它们。激活这个选项还可以count leading zeros指令，clz。clz指令能提高优先级编码的效率。

—使能保留的加载/保存和交换指令（Enable Reserved Load/Store and Swap Instructions）：lbur,lhur,lwr,sbr,shr,swr,swapb,和swaph。这些指令能够以相对的字节序来读写数据，交换指令能交换字节或者半个字长。当用little-endian的MicroBlaze访问big-endian的网络时，可以提高效率。

—使能额外的流命令（Enable Additional Stream Instructions）：当使用AXI4-Stream链接时，提供额外的功能。这包括动态访问指令GETD和PUTD，这两个指令用寄存器来选择接口。（重要：一定要激活流异常功能，才能使用这些指令，而且知道选择一个流链接）

2、优化

选择Implementation来优化面积（当指令吞吐量很低时）：这个选项和欢迎页的选项功能相同。…

3、容错

—使能容错功能（Enable Fault Tolerance Support）

三、

关于双浮点数：

MB可以处理双浮点数，但是MB硬件本身不支持双浮点数，它是在软件上模拟双浮点数，如果要用printf输出双浮点数，那么MB需要更大的内存，但是可以不需要Cache。

与FPGA的通信：

可以使用BRAM，GPIO、AXI协议和FPGA通信，支持异步通信。