自制处理器OpenMIPS移植ucos-II过程之２——OpenMISP实践版及SOPC搭建

　　这是第二部分，介绍了OpenMIPS实践版的主要特点、结构、文件组织，同时以OpenMIPS实践版为核心，搭建了一个小型的SOPC，该SOPC具有SDRAM控制器、GPIO控制器、flash控制器、UART控制器等，可以满足我们的验证需要。

1 OpenMIPS实践版主要特点　　

　　相对 OpenMIPS 教学版而言， OpenMIPS 实践版最大的特点是引入了 Wishbone 总线接口，其接口如下图所示：

　　各接口描述如下表所示:

　　其中iwishbone_o、dwishbone_o的类型定义如下：

  type wishbone_host_out_type is record    address : std_logic_vector(31 downto 0);    data : word;    we   : std_logic;    sel  : std_logic_vector(3 downto 0);    stb  : std_logic;    cyc  : std_logic;    ack  : std_logic;  end record;

　　 iwishbone_i、dwishbone_i的类型定义如下：

  type wishbone_host_in_type is record data : word; ack  : std_logic;  end record;

　　具体的大家可以去下载OpenMIPS快速入门手册（实践版）
　　具体链接在这里：http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9974024
　　OpenMIPS内部结构如下图所示，可见内部包含一个整数单元IU、一个除法单元Div、一个寄存器文件单元Regfile，这三个单元分别对应iu.vhd、div.vhd、regfile.vhd三个源文件，其中IU内部实现了五级整数流水线，Div模块实现了32位整数除法，采用的是试商法，Regfile实现了32个32位整数寄存器。此外还有OpenMIPS.vhd文件实现了顶层模块OpenMIPS。

2 OpenMIPS实践版文件目录

　　 OpenMIPS实践版的文件目录如下：

　　各个文件夹具体说明如下：

3 OpenMIPS_min_sopc

　　OpenMIPS只是一个处理器核，为了能够具有实际作用，还需要提供必要的组件，通过这些组件的配合，完成特定功能。
　　根据具体的评估板DE2所具有的硬件资源，我们添加了GPIO控制器、UART控制器、SDRAM控制器、flash控制器，通过Wishbone总线互联矩阵wb_conmax与OpenMIPS通信，从而形成一个小型的SOPC，结构如下图所示：

　　这些IP核都是从OpenCores上下载的，需要根据具体评估板的情况进行设置，比如笔者根据DE2的具体情况进行例化，将SDRAM例化为16bit宽度数据总线。此外，在笔者的实验中，将GPIO口的输出设置为32个，连接到DE2上的4个7段数码管。

　　OpenMIPS的数据总线接口连接到Wishbone总线互联矩阵的主接口0（即m0），OpenMIPS的指令总线接口连接到Wishbone总线互联矩阵的主接口1（即m1），SDRAM控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口0（即s0），UART控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口1（即s1），GPIO控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口2（即s2），FLASH控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口3（即s3），所以各个外部设备的寻址空间如下：

   SDRAM：0x00000000-0x0fffffff   UART：0x10000000-0x1fffffff   GPIO：0x20000000-0x2fffffff   FLASH：0x30000000-0x3fffffff

　　SDRAM需要在使用前进行初始化，其输出sdram_init_done可以用来指示是否初始化完毕，将该输出送到GPIO控制器，作为一个输入，这样OpenMIPS就可以通过读取GPIO的输入，判断SDRAM是否初始化完毕。

　　DE2评估板的flash是nor格式的，所以，可以将flash作为启动盘，在笔者的实验中，OpenMIPS从flash读取第一条指令，也就是启动后从0x30000000处取指。这是与教学版不同的，教学版是从0x0处开始取指。

　　各个IP核的使用手册在doc目录下都有提供。

PS:本人手上没有DE2的开发板，就用黑金的开发板移植了下，具体步骤如下：

1 新建文件夹，将所需的所有文件拷贝到该文件夹下；

2 打开Quartus II新建工程，其中工程目录指向刚刚新建的文件夹内，然后在添加文件选项时将所有文件添加到工程内

3 修改相对应的引脚，根据自己的开发板进行设置就好了，然后编译下载就搞定了，测试的话可以参考实践版的教程。

PS：需要所有文件的请留言

OpenMIPS实践版可以在http://bbs.eetop.cn/forum-257-1.html下载

未完待续。。。