PicoBlaze软核的仿真与调试

引言

本文引用地址：是Xilinx公司为Virtex、Spartan系列FPGA和CoolRunnerII系列CPLD设计的8位嵌入式处理器软核。PicoBlaze嵌入式处理器具有高达44～100 MIPS的指令执行速度，并具有效率高、占用资源少等优点，可以方便地嵌入到硬件系统设计中，实现与其他功能模块的无缝连接[1]，在FPGA嵌入式系统中具有广泛的应用。传统的PicoBlaze项目调试方法通常将PicoBlaze的汇编程序编译后，与FPGA相关逻辑综合、实现，然后下载到电路板上进行板级验证，往往要花费大量时间，效率低下。本文介绍了一种基于pBlazIDE的PicoBlaze汇编程序仿真调试方法，并对基于JTAG Loader的PicoBlaze程序快速更新方法进行了详细分析。实践证明，该方法简便可行、效率较高，大大加快了PicoBlaze项目的调试进度。

1pBlazIDE仿真调试工具

pBlazIDE是一款免费的图形化仿真调试工具，只有145 MB，无需安装即可使用[1]，非常适合于PicoBlaze汇编程序的前期仿真验证。pBlazIDE具有以下功能：

◆ 按语法分色高亮显示代码;

◆ 指令集仿真器，可设置断点，并可查看寄存器和存储器内容;

◆ 源代码格式化;

◆ KCPSM3到pBlazIDE导入功能，并自动完成语法转换;

◆ 支持语法分色高亮显示HTML文件输出。

pBlazIDE仿真调试工具窗口布局如图1所示。pBlazIDE仿真调试工具窗口布局为标准的Windows界面，主要包括菜单栏、工具栏、代码区、I/O端口栏、PicoBlaze处理器状态栏、暂存RAM栏、输出状态区和系统状态栏。其中，I/O端口栏和暂存RAM栏只有在程序中使用了I/O端口和暂存RAM时才显示，平时默认为不显示状态。PicoBlaze处理器状态栏显示程序运行过程中PicoBlaze的寄存器值和标志位状态，输出状态区显示程序编译和运行信息，系统状态栏显示内容包括程序运行时间、当前PC值、当前堆栈指针和堆栈值等。

图1pBlazIDE仿真调试工具

pBlazIDE与标准的KCPSM3语法相比，除中断处理和其他少量语句外，大部分均相同。在导入KCPSM3程序时，pBlazIDE会自动完成语法转换，无需人工干预。必须注意的是，pBlazIDE对KCPSM3语法中I/O端口的定义不会自动转换，必须手动修改，否则编译时会报错。例如，KCPSM3语法中输出端口定义LED EQU 1应修改为LED DSOUT 1，输入端口和双向口的定义与此类似。

pBlazIDE仿真调试步骤如下：

① 打开pBlazIDE仿真调试工具，在Settings里选择合适的Picoblaze 类型，对于Spartan3、VirtexII或VirtexII Pro系列FPGA选择Picoblaze 3即可。另外，还需在Settings→Options中设置软核的系统时钟，以便pBlazIDE显示程序精确运行时间。

② 点击File→Import命令，导入KCPSM3语法格式的.psm源文件，pBlazIDE会自动完成语法转换。

③ 手动修改I/O端口定义，以满足pBlazIDE语法要求。

④ 单击AssembleSimulate按钮，对程序进行汇编，如果程序没有错误，即可开始仿真。仿真既可以全速运行，也可以单步运行，并可设置断点等，大部分功能与常用的单片机开发软件Keil 51类似。在仿真过程中，可以查看或修改寄存器和存储器内容，监测I/O输出是否与预期结果相符，设置输入端口值和模拟端口输入;另外，还可以对外部中断进行模拟仿真，极大地方便了用户程序调试。

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