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双MicroBlaze软核处理器的SOPC系统设计（一）

　　1.3 软件设计

　　1.3.1 存储器映像

　　为了保证每个处理器在执行软件部分时不发生冲突，必须对其存储器进行存储器映像。图2是存储器映像图。

图2 处理器的存储器映像图

　　从图2中可以看出，用户可以灵活地为两个ELF文件分配适当大小的存储器空间作为ELF文件的映射地址范围。由于boot（引导）存储器不可以共享，所以ELF文件的boot部分（。vectors*）被映射到私有存储器中，它可以实现MicroBlaze处理器随时调用，也可以引导ELF文件加载到DDR中。Heap和stack的范围表示ELF文件在DDR中映像的存储器大小。boot存储器的大小表示boot部分所能引导的DDR的范围。ELF文件的位置和输出链接脚本的位置可以根据用户的需求选择。每个可执行文件的存储器映像地址都是通过编译器来实现的，实现以后被传到链接器，生成链接脚本。

　　1.3.2 通信与同步

　　利用Shared Memory模块通信是处理器之间常用的通信方式。其通信接口函数如下：

　　SHM_WRITEAREA（）；/*向Shared Memory中写数据*/SHM_READAREA（）； /*从Shared Memory中读数据*/利用Mailbox模块可以实现处理器之间的信息传递和中断。这在软件设计中主要体现在以下代码行中：

　　XMbox_WriteBlocking（）；/*向Mailbox中写数据*/XMbox_ReadBlocking（）；/*从Mailbox中读数据*/在软件应用设计中，两个处理器之间的同步是通过Mutex Locks实现的，它的状态有LOCK和UNLOCK之分。Mutex状态的操作主要体现在以下命令行中：

　　MLOCK（）；  /*使用之前LOCK*/MUNLOCK（）；/*使用之后UNLOCK*/软件的调试（debug）需要手工地选择处理器，两个处理器不可以同时调试。在XMD Console中的调试命令主要有：

　　debugconfig–reset_on_run disable /*时避免复位*/dow executable.elf /*ELF文件*/run /*运行*/2 实验结果

　　本设计采用调试模块分别对两个处理器进行调试，通过超级终端输出测试结果。

　　2.1 Mailbox的测试结果

　　通过Mailbox可以实现处理器之间的中断和通信。

　　两处理器首先通过交换字符串“helo BOY”的形式汇合（rendezvous），以此来证明两个处理器的连接情况。在这里，每次发送的数据包为2044字节，共发送了3个数据包，都能成功地发送。经验证，每次发送的信息量为4096字节，可以重复发送。

　　2.2 Mutex的测试结果

　　通过Mutex可以实现两处理器的同步。当两个MicroBlaze处理器访问共享资源时，可以用Mutex核修改临界区域里共享资源的值。临界区域里的值是随着处理器的访问而更新的。在没有输出时处理器会锁定Mutex核，有输出时解锁Mutex核。同步使得控制台的输出结果正确可用，不会出现混乱的状态。

　　2.3 Shared Memory的测试结果

　　通过Shared Memory实现处理器之间的通信。处理器0首先向共享存储器中写入一个32位的数据并设置一个共享flag表明数据可用，等待处理器1读取这个数据。

　　然后，处理器1从共享存储器中读取处理器0写入的数据并设置一个共享flag表明它已经读取了这个数据。双处理器会重复这样的过程，直到达到所设置的数目12.

　　结 语

　　本文以MicroBlaze软核为基础，利用XPS作平台来设计双MicroBlaze处理器片上系统，此片上系统可以很好地实现两软核处理器间的通信和中断功能，该系统在Xilinx公司的XUPV5-LX110T开发板上得到实现，在超级终端中得到验证。本设计的优点是把处理器核之间的通信、中断、同步放在了同一系统中进行研究，深入研究了处理器之间的中断控制。下一步要做的工作是更多核的片上系统设计和操作系统移植。