CN101369226B - 一种基于开源处理器与开源操作***的SoC开发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于开源处理器与开源操作***的SoC开发方法，步骤如下：首先建立基于开源处理器的SoC开发平台，之后将开源操作***移植到SoC开发平台。第一步，采用FPGA芯片建立基于开源处理器的SoC平台，相应的HDL设计文件使用综合工具生成FPGA的网表文件，然后使用Quartus工具生成下载文件，通过JTAG端口将其载到SoC硬件平台的FPGA芯片上；第二步，将开源操作***Linux2.6移植到SoC开发平台上，使用工具链软件cygwin，将按需裁剪后的开源操作***Linux2.6烧写入ROM中。本发明能增减处理器的IO接口配置与指令集和裁剪操作***的内核，在片上***上实施软硬件的协同设计，可以明显的加快相关SoC芯片的开发，降低研发流片的风险，推出先进数字电路、处理器与集成电路设计教学***。
Description
【技术领域】
本发明涉及SoC(片上***：System on Chip)开发技术领域，特别是一种基于开源处理器与开源操作***的SoC开发方法。
【背景技术】
在信息技术领域，处理器和操作***始终处于核心地位。
以ARM(Advanced RISC Machine)及MIPS(Microprocessor withoutInterlocked Pipeline Stages)为代表的RISC(Reduced Instruction Set Computer)处理器和微软公司Windows CE操作***在市场上占据主导地位，但其付费和非开源的私利性使得采用该结构的产品成本高且其***难以精简和优化。
在软件领域，以Linux领衔的开源软件技术对信息技术领域产生了深远的影响。越来越多的公司采用开源软件作为他们产品的一部分，而一些公司则以提供经过验证的开源软件作为其盈利点。目前很多软件都是开源的，数字***太复杂，不开源成本太高。
在硬件尤其是集成电路设计领域，开源处理器技术正在兴起，仍然处于起步阶段。Xilinx公司公开的PowerPC 405芯片架构、Altera公司发布的Nios芯片架构、Sun公司公布的UltraSPARC Architecture 2005架构和HyperVisor API标准仅限于提供不能修改的内核，均不是完全开源的处理器。
【发明内容】
本发明克服了现有技术中不开源的不足，提供了一种基于开源处理器与开源操作***的SoC(片上***：System on Chip)开发方法。
本发明通过下述技术方案予以实现：首先建立基于开源处理器的SoC开发平台，之后将开源操作***移植到SoC开发平台。
一种SoC开发方法，使用开源处理器、开源操作***，FPGA(现场可编程逻辑阵列：Field Programmable Logic Array)现场可编程逻辑电路，首先建立基于开源处理器的SoC开发平台，之后将开源操作***移植到SoC开发平台，开源处理器与开源操作***均开放源代码。
所述开源的处理器IP核能提供多种IO接口及按目标***的需要对IO接口进行配置，使得硬件开销最少或在一定约束条件下最优。
所述开源的操作***能按目标***的需要对组成模块进行配置或裁剪，使得软件***最精简或在一定约束条件下最优。
所述的SoC开发方法能应用于软硬件协同设计，并在一定性能指标约束条件下软硬件协同配置最优。
所述的SoC开发方法，结合经过半导体代工厂流片验证后的开源处理器SIP(硅权智IP：Silicon IP)，可以明显的加快相关SoC芯片的开发，降低研发流片的风险。
所述的SoC开发方法以低廉的价格向大学推出先进数字电路、处理器与集成电路设计教学和研发***。
所述开源处理器采用Open RISC1200，开源操作***为Linux 2.6，以Altera公司的FPGA可编程器件及其相关开发工具及其它硬件电路构成。
所述的SoC开发方法，其具体步骤如下：
第一步，采用FPGA芯片建立基于开源处理器SoC的平台，开源处理器核是用HDL代码编写的，相应的HDL设计文件通过使用综合工具生成FPGA的网表文件，然后使用Quartus开发工具生成相应的下载文件，通过JTAG端口将其载到上述SoC硬件平台的FPGA芯片上；
第二步，将开源操作***Linux 2.6移植到SoC开发平台上，开源处理器作为SoC平台的核心部分，片内ROM负责***的初始化和将程序拷贝到片外RAM中，片外RAM负责存放程序和数据，通过使用开源处理器工具链软件cygwin，将按需裁剪后的开源操作***Linux 2.6烧写入ROM中。
所述的SoC开发方法推出先进数字电路、处理器与集成电路设计教学和研发***。
发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是能按需求增减处理器的指令集，配置处理器硬件***的IO接口，及裁剪操作***的内核。
本发明SoC平台作为一套基于开源处理器与开源操作***的全开放平台，在片上***上实施软硬件协同设计，节省芯片面积，提高软件效率，结合经过半导体代工厂流片验证后的开源处理器SIP可以明显的加快相关SoC芯片的开发进程，降低研发流片的风险，能有效的降低成本，以低廉的价格作为高校先进数字电路、处理器与集成电路设计教学***。
【附图说明】
图1是本发明的一实施例的***组成主要元部件框图；
图2是本发明的对应图1实施例的***硬件逻辑结构图。
【具体实施方式】
下面结合实施例的附图对本发明作进一步的描述。
根据附图1和附图2提供的SoC平台***的框图及逻辑结构图，本发明给出了一种基于开源处理器OpenRISC1200与开源操作***Linux2.6结合的SoC平台。
一、硬件部分
(1)附图1中SoC开发平台中FPGA型号为Altera公司的EP2C50F484或EP2C350F484，主要用于实现OpenRISC1200处理器。OpenRISC1200处理器是32位标量RISC，它具有哈佛结构、5级整数流水线，支持虚拟内存(MMU)，带有基本的DSP功能，并且外部数据和地址总线接口符合Wishbone标准。OpenRISC1200处理器IP核同时具有多个IO接口，包括指令和数据Wishbone主接口、电源管理接口、开发接口和中断接口等。
(2)附图1中的***还包括以下部分：
·5V直流电源输入端口；
·以太网PHYDM9161E；
·64MB NandFlash K9F2G08U0M；
·32MB SDRAM K4S641632；
·Real-time clock芯片DS3231；
·IIS音频接口UDA1341TS，支持2Channel输出、1Mic输入；
·USB 2.0收发器MIC 2550；
·1Mbps 2.4GHz无线网络物理层模块PTR4000；
·10Kbps 433MHz无线网络物理层模块F05P和J04V，支持有源RFID；
·TFT LCD模块；
·6
4手机键盘；
·扩展槽，可将两个OpenRISC开发板相连接；
·FPGA JTAG下载线；
·差分输入50MHz 8bit ADC AD9283；
·4
7数码管和1
8LED。
图2是图1***的具体组成的结构示意图。主要有OR1200、Nandflash、SDRAM、IIS音频控制器、USB控制器、总线桥和DMA、以太网控制器、摄像头接口等。各组成部分通过总线进行连接。
二、软件部分
·Linux 2.6操作***。
三、具体步骤如下：
第一步，采用Altera公司的FPGA芯片建立基于开源处理器Open RISC1200的SoC平台，开源处理器Open RISC1200核是用HDL(Verilog或VHDL)代码编写的，相应的HDL设计文件通过使用综合工具(如Synplify)生成FPGA的网表文件，然后使用Altera公司的Quartus开发工具生成相应的下载文件，通过JTAG端口将其载到上述SoC硬件平台的FPGA芯片上；
第二步，将开源操作***Linux 2.6移植到SoC开发平台上，开源处理器OpenRISC1200作为SoC平台的核心部分，片内ROM负责***的初始化和将程序拷贝到片外RAM中，片外RAM负责存放程序和数据，通过使用OpenRISC1200工具链软件cygwin，将按需裁剪后的开源操作***Linux 2.6烧写入ROM中。
本实施例SoC平台作为一套基于开源处理器与开源操作***的全开放平台，在片上***上实施软硬件协同设计，节省芯片面积，提高软件效率，使SoC开发更加便捷；可应用于各种通信产品，信息家电及数字视频产品，如可用于无线传感器网络、有源RFID、VOIP电话等的开发；能有效的降低成本，以低廉的价格作为高校先进数字电路、处理器与集成电路设计教学***。
Claims (1)
1.一种SoC开发方法，使用开源处理器、开源操作***、现场可编程逻辑电路，所述开源处理器采用Open RISC1200，开源操作***采用Linux 2.6，其特征是，首先建立基于开源处理器的SoC开发平台，之后将开源操作***移植到SoC开发平台，开源处理器与开源操作***均开放源代码，其包括以下步骤：第一步，采用FPGA芯片建立基于开源处理器的SoC平台，开源处理器核是用HDL代码编写的，相应的HDL设计文件通过使用Synplify生成FPGA的网表文件，然后使用Quartus开发工具生成相应的下载文件，通过JTAG端口将其下载到上述SoC平台的FPGA芯片上；
第二步，将开源操作***Linux 2.6移植到SoC开发平台上，开源处理器作为SoC平台的核心部分，片内ROM负责***的初始化和将程序拷贝到片外RAM中，片外RAM负责存放程序和数据，通过使用开源处理器工具链软件cygwin，将按需裁剪后的开源操作***Linux 2.6烧写入ROM中。
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