- Bước 2: Sau khi đã xác định đƣợc đặc tả cơ bản của hệ thống cần triển khai ở bƣớc 1, ngƣời thiết kế sẽ mô tả chi tiết cấu trúc, đặc điểm và các thông số kỹ thuật của từng thành phần dùng để triển khai hệ thống.
- Bước 3: Ngƣời thiết kế sử dụng các công cụ của phần mềm EDK để tạo Project gồm lõi xử lý MicroBlaze kết nối với các thành phần đã đƣợc mô tả ở trên (việc kết nối này đƣợc thực hiện thông qua việc gán các chân tín hiệu của MicroBlaze và các chân tín hiệu của các thành phần khác với nhau) và lựa chọn các tiêu chí kỹ thuật chi tiết nhƣ tần số, kích thƣớc bộ nhớ BRAM (Block RAM), các ngoại vi…
- Bước 4: Sau khi đã tạo đƣợc Project, ngƣời thiết kế thực hiện thao tác tổng hợp logic và kết nối phần cứng và phần mềm của hệ thống. Sau đó, thực hiện việc mô phỏng phần cứng nhằm kiểm tra xem hệ thống có lỗi về mặt kết nối hay không.
- Bước 5: Thực hiện mô phỏng, kiểm chứng thiết kế trƣớc khi thực thi trên kit FPGA. Việc mô phỏng và kiểm chứng giúp ngƣời thiết kế tìm ra các lỗi (nếu có) và thực hiện sửa chữa lỗi. Nếu việc mô phỏng chƣa đạt yêu cầu, ngƣời thiết kế phải chỉnh sửa và tối ƣu lại thiết kế.
- Bước 6: Thực thi hệ thống trên FPGA. Tại bƣớc này EDK cho phép thực thi hệ thống trực tiếp trên kit FPGA thông qua các công cụ nạp phần cứng, phần mềm lên vi mạch FPGA và bộ nhớ chƣơng trình.
3.2. Ý tưởng xây dựng hệ vi xử lý sử dụng lõi xử lý MicroBlaze
Nhƣ đã trình bày ở Chƣơng 2, một hệ vi xử lý hoàn chỉnh bao gồm bộ vi xử lý trung tâm (µP: MicroProcessor) kết hợp với các bộ phận ngoại vi khác nhƣ: các mạch nhớ để lƣu trữ chƣơng trình và dữ liệu; các mạch ngoại vi điều khiển vào/ra hay các mạch ngoại vi tạo ra giao tiếp giữa hệ vi xử lý với con ngƣời, với môi trƣờng bên ngoài… Trong đề tài này, hệ vi xử lý đƣợc xây dựng trên cơ sở lõi xử lý mềm MicroBlaze của hãng Xilinx. Do đó, hệ vi xử lý đề xuất bao gồm một lõi xử lý MicroBlaze kết nối với các thành phần ngoại vi khác nhƣ: bộ chuyển đổi tƣơng tự-số ADC (Analog to Digital Conversion), bộ chuyển đổi số-tƣơng tự DAC (Digital to Analog Conversion), khối giao tiếp mạng Ethernet, khối giao tiếp vào/ra nối tiếp theo chuẩn RS-232, giao diện đồ hoạ VGA, giao diện màn hình tinh thể lỏng LCD, các bộ định thời (timers)… Mô hình hệ vi xử lý MicroBlaze đƣợc thể hiện trong Hình 19.
Trong phạm vi đề tài này, do thời gian có hạn tôi triển khai một hệ vi xử lý MicroBlaze đơn giản bao gồm một lõi xử lý MicroBlaze kết nối với bộ chuyển đổi số- tƣơng tự DAC qua giao diện SPI và một bộ giao tiếp truyền thông nối tiếp RS-232 cho phép giao tiếp với thiết bị khác thông qua chuẩn truyền thông nối tiếp RS-232. Mục đích của việc sử dụng chuẩn SPI để kết nối với DAC là nhằm đơn giản hoá quá trình ghép nối vi xử lý với DAC và cũng phù hợp hơn với kit phát triển hiện có tại phòng thí nghiệm. Hơn nữa, tốc độ hoạt động của DAC đƣợc xác định trong hệ thống đề xuất là tƣơng đối thấp (hệ thống đƣợc xây dựng cho mục đích đo lƣờng và điều khiển) nên việc sử dụng chuẩn SPI trong truyền thông giữa vi xử lý và DAC là hoàn toàn hợp lý.
MicroBlaze Ethernet MAC ADC DAC LCD IF PCI Timers UART (RS-232) PLBv46 SPI SPI