（高级篇）S05-CH01-MicroBlaze最小系统搭建

软件版本:VIVADO2017.4

操作系统:WIN10

硬件平台: ARTIX-7 系列开发板

米联客(MSXBO)论坛www.osrc.cn答疑解惑专栏开通，欢迎大家给我提供！！！

1.1 前言

      学习C语言时，我们跑的第一个工程大多都是跑一个Hello World！而要在我们的MA703FA上进行软核设计，使其打印Hello World，则前提是要有一个CPU。学习过ZYNQ和NIOS的都知道，ZYNQ的设计中缺不了ZYNQ Processing System这个IP，这个IP的功能就相当于ZYNQ设计中的CPU。不同于ZYNQ自带了硬核，MA703FA上搭载的Artix7系列FPGA必须借由一个软核来充当CPU，这个软核是由FPGA内部的逻辑资源组合而成的，虽然性能上比不了ZYNQ的硬件，但在一些控制的领域还是能做到游刃有余。同样的，xilinx也提供了软核的IP，这就是MicroBlaze。本节就将为大家介绍如何搭建一个MicroBlaze最小系统，并打印Hello World。

1.2 硬件部分设计

      一个完整的 MicroBlaze 系统主要由四个部分组成：CPU、时钟、内存 和外设。接下来分别介绍四个部分搭建，最后成为一个完整系统。这里直接采用 DDR3 作为内存进行设计。简化上一季 DDR 操作，不再需要用 tcl 命令。

1.2.1 DDR设计

      Step1:创建一个 vivado 工程，给工程取个名字，这里将工程名字命名为project_A7_DDR，选择对应芯片(如果还不熟悉如何创建工程步骤，请参考前两季课程)。

      Step2:点击Create Block Design,创建一个BD文件，并命名为Top。

Step3：在VIVADO中，提供了存储控制器MIG供大家使用。可以使用TCL脚本配置，也可以使用IP的GUI界面配置。在VIVADO最底端的tcl控制台输入以下命名，创建一个MIG IP.

单击IP Catalog,选取Memory Interface Generator(MIG 7 series)IP添加到Block design中。

Step4:双击MIG 7 SERIES ，对这个IP进行配置。

选择 Create Design,单击next。

单击next

选择DDR3，单击next。

设置MIG 内核时钟频率为 400MHZ、内存型号、内存的数据位宽

设置IP 核的输入时钟频率 为200Mhz

系统时钟选择no buffer和use system clock, ,MIG高电平复位，XADC补偿使能(本教程没有使用到，但是仍然使能)

终端阻抗选择 50hms

选择 Fixed Pin Out

根据原理图手动填写 PIN 脚定义,或者选择Read XDC/UCF直接读入pin脚定义

填写完成后，先单击Validate再单击NEXT

单击 NEXT

单击 NEXT

单击 NEXT

单击 NEXT

单击 Generate

1.2.2 CPU 和时钟设计

Step5:添加 IP clocking Wizard，设置时钟输入和输出。

      Step6:添加软核 Microblaze，点击 Run Block Automation，其中 Local Memory 是Microblaze  的内存，使用资源是 BlockRAM，可以自己选择大小，使能中断和AXI 接口。

Microblaze 配置要求如下

如图点击Run connectionAutomation进行连接

1.2.3 外设设计

      此部分主要是添加一些常用的接口，比如AXI time 和 AXI uart IP，方法也比较简单，直接添加IP即可。在左侧的工具栏中点击按钮，然后搜索关键字AXI Uartlite，双击将其添加到工程当中，如下图所示：

生成顶层文件

添加一个 XDC约束文件（管脚及电压配置以原理图为准），单击产生Bit文件。

生成Bit文件之后，单击File-Export-Export Hardware。

Step7:勾选 Include bitstream，单击OK。

Step8:单击File-Launch SDK。

点击OK

1.5 软件设计

       上一节点击Launch SDK之后，系统会运行SDK，接下来的工作就是创建一个SDK工程用于验证硬件工程的正确性。

Step1:单击File-New-Application Project开始创建一个SDK工程。

Step2:在新弹出来的窗口中，输入工程名字Hello_world(注意不能有非法字符)。

Step3:单击Next,然后在左侧选择Hello world(默认就是)，最后选择Finish。

     上图中用红色方框圈出的就是最常用到的三项，其中第一项是创建一个空白工程（创建完成之后没有设计文件），第二项是Hello world打印测试，第三项是存储器测试，可以用来测试DDR3是否正常。

Step4:稍微等待一会儿，等待工程完全创建完毕之后，选中工程（将鼠标挪动到工程上面），然后右单击，选择Debug as-Debug configuration。

Step5:右击hello world 工程，点击generate linker script,,这里的存储可以选择bram或者ddr。

Step6:在弹出来的新窗口中，双击下图圈出部分，然后勾选箭头所示参数

Step7:单击APPly，然后单击Debug(进行这一步之前，先给开发板上电)。

Step8：在下图所示区域找到SDK Terminal（这是软件自带的串口调试软件，记住如何使用，下次会直接跳过具体操作），然后单击加号图标

Step9:单击加号图标之后，再新弹出来的窗口中设置好对应的端口号和波特率，然后单击OK。

Step10:按一下F8，或者单击图标开始运行程序，然后可以看到在串口调试区域看到系统打印输出了Hello world，系统功能正常。