基于开源微处理器OR1200的嵌入式SoC设计

源IP模块来连接DM9000A和Wishbone.因此需要开发1个IP接口模块能将Wishbone从设备信号转换为DM9000A控制信号。这个接口模块有2个接口：1个连接在Wishbone从设备上;1个连接DM9000A控制器。DM9000A本身是little-endian,OR1200是big-endian,所以数据线接法应该做交叉接法。

Wishbone互联模块有很多种，比如Wishbone Conbuse、Wishbone Traffic Cop、Wishbone Interconnect Matrix.鉴于本系统外设不多，选择Wishbone Traffic Cop,它有8个主设备、9个从设备。系统2个主设备即指令总线主设备、数据总线主设备，主设备通过Wishbone 的总线译码器和仲裁器与从设备进行数据通信，总线仲裁器选择控制总线的主设备，保证每个周期最多只有1个主设备获得总线控制权。系统有4个从设备，分别是UART、Flash、SDRAM和DM9000A.每个从设备都由32 bit地址线的最高8 bit来编址，总线译码器对主设备发出的地址的最高3 bit进行译码来决定访问哪个从设备。

4 系统的软件开发

软件开发过程包括交叉编译环境的搭建，Bootloader的设计、μC/OS-II的移植和应用程序开发等。

4.1 GNU交叉编译环境的构建

OR1200系统使用的是OR32工具链，它由GCC, GNU Binutils和GDB组成，另外还提供了OR32模拟仿真工具。gcc-3.4.4用于程序的编译;Binutils-2.16.1提供了链接等各种工具;gdb-5.3用于程序的调试。OR32模拟仿真工具or1ksim工具可以模拟OR1200处理器的行为，让程序脱离处理器在模拟工具上运行，从而实现OR1200与程序并行开发。OR32可从opencores网站上下载。

4.2 启动代码Bootloder的设计

Boot Loader 是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的 Boot Loader 几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对 Boot Loader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的 Boot Loader 设计与实现。

4.2.1 移植分析

对于计算机系统来说，从开机到操作系统启动需要一个引导过程，嵌入式系统同样离不开引导程序，这个引导程序就是Bootloader.通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。

结合前面构建的OR1200嵌入式SoC系统，具体的移植过程中需要修改或编写以下代码：

spr_defs.h OR1200相关寄存器的设置;

board.h系统验证所用的DE2-70开发板的定义，启动参数等;

flash_boot.S,修改初始化代码和入口;

flash.ld,代码在flash中的地址空间安排;

mc.h存储控制器的初始化;

uart.h UART的初始化;

copier.c下载的程序从Flash拷贝到SDRAM执行的拷贝代码;

在Makefile中添加Bootloder的编译支持。

4.2.2 启动分析

0x100处是复位入口地址，但是Flash的初始地址为0x04000000,通过设置寄存器对系统做了硬件映射。复位时，0x04000000地址映射到0x0地址，所以可从Flash启动。系统加电后，CPU从该地址开始执行。该地址也就是系统异常处理向量表第1项(复位)。跳到了init_mc 中，此时完成了系统的大部分初始化，例如设置寄存器、CPU、SDRAM、Flash.然后把Flash中的拷贝代码(copier)拷贝到SDRAM,跳到SDRAM中的Copier处，copier负责把Flash中的用户程序(userprog.bin)拷贝到SDRAM中去，并跳到0x100处，解压执行用户程序，启动操作系统。此时的内存映射为：SDRAM为0x00000000~0x04000000, Flash还是0x04000000~0x08000000.Bootloader的启动如图3所示。

4.3 实时操作系统μC/OS-II的移植

μC/OS-II 是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步(信号量，邮箱，消息 队列)和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。μC /OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式实时多任务内核。μC/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。

μC/OS-II是一个代码公开、内核精简、实时性强、支持多任务的操作系统，非常适合嵌入式系统开发。μC/OS-II 是由与处理器相关的代码，与处理器无关的代码及与应用程序相关的代码组成。它在设计之初就已经充分考虑了可移植性，所以μC/OS-II在不同处理