《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Leon2處理器IP核的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)及其軟硬件開發(fā)過程
摘要: 本文介紹了Leon2開源處理核的技術(shù)特點(diǎn),、軟硬件開發(fā)過程、國內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)例,。技術(shù)特點(diǎn)主要是SPARCV8規(guī)范、AMBH2.0總線結(jié)構(gòu),、容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和VHDL編程風(fēng)格,;對Leon2應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)工具和方法進(jìn)行了介紹;在應(yīng)用實(shí)例中,介紹兩種國外的應(yīng)用和兩種國內(nèi)的應(yīng)用,,其中包括作者正在進(jìn)行研制的星載圖像處理系統(tǒng),。
Abstract:
Key words :

引 言

   Leon2是GaislerResearch公司于2003年研制完成的一款32位、符合IEEE-1754(SPARCVS)結(jié)構(gòu)的處理器IP核,。它的前身是歐空局研制的Leon以及ERC32,。Leon2的目標(biāo)主要是權(quán)衡性能和價(jià)格、高的可靠性,、可移植性、可擴(kuò)展性,、軟件兼容性等.其內(nèi)部硬件資源可裁剪(可配置),、主要面向嵌入式系統(tǒng),可以用FPGA/CPLD和ASIC等技術(shù)實(shí)現(xiàn),。Leon2處理器的片上資源如下:分離的指令和數(shù)據(jù)Cache,、硬件乘法器和除法器、中斷控制器,、具有跟蹤緩沖器的調(diào)試支持單元(DSU),、2個(gè)24位定時(shí)器、2個(gè)通用異步串口(UART),、低功耗模式,、看門狗電路、16位I/O端口,、靈活的存儲(chǔ)控制器,、以太網(wǎng)MAC和PCI接口。Leon2的VHDL模塊可以在大多數(shù)綜合工具上進(jìn)行綜合,,可以在任何符合VHDL-87標(biāo)準(zhǔn)的仿真器上進(jìn)行仿真,;采用AMBA AHB/APB總線結(jié)構(gòu)的用戶設(shè)計(jì)新模塊,可以很容易加入到Leon2中,,完成用戶的定制應(yīng)用,。

   Leon2在歐洲和美國都有眾多的應(yīng)用者;國內(nèi)航天部77l所和中科院國家天文臺(tái)等單位正在研制基于Leon2的應(yīng)用系統(tǒng),。為了使Leon2得到國內(nèi)業(yè)界的了解和進(jìn)一步的應(yīng)用,,本文將從Leon2的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn),、軟硬件的開發(fā)過程和應(yīng)用實(shí)例等四個(gè)方面進(jìn)行介紹,。在技術(shù)特點(diǎn)中,主要介紹了它所遵循的SPARCV8規(guī)范,、采用的AMBH2.0內(nèi)部系統(tǒng)總線協(xié)議,、容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和VHDL編程風(fēng)格等。

1 Leon2的結(jié)構(gòu)

    圖1是Leon2的片上結(jié)構(gòu)框圖。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由AMBA AHB和APB支撐,,連接著SPARC處理器,、Cache系統(tǒng)及片上外設(shè)等設(shè)備。

Leon2的片上結(jié)構(gòu)框圖

(1)處理器單元

    處理器單元由整數(shù)單元IU,、浮點(diǎn)單元FPU,、協(xié)處理器單元CP構(gòu)成。整數(shù)單元的特點(diǎn)有:5級(jí)指令流水,、分離的數(shù)據(jù)和指令Cache,、支持2~32個(gè)寄存器窗口、可選的4個(gè)觀察口寄存器,、可配置乘法器,、可選的16×16位MAC(40位累加器)、基2除法器,??芍С值母↑c(diǎn)處理器有GaislerResearch的GRFPU,Sun Microsystems的Meiko FPU或其他通用浮點(diǎn)處理單元,。Leon2提供了一個(gè)通用的用戶可定義的協(xié)處理器,,同IU并行運(yùn)行增強(qiáng)了系統(tǒng)功能。

(2)Cache子系統(tǒng)

    可配置的模式有直接映射模式和2~4組相聯(lián)的多組相聯(lián)模式,;可選的三種替換算法是LRU,、LRR和偽隨機(jī)。

(3)片上外設(shè)

    片上外設(shè)包括:2個(gè)中斷控制器,、2個(gè)UART,、2個(gè)Timer和1個(gè)Watchdog、16位的I/O口,、存儲(chǔ)器控制器(PROM,、SRAM、S13RAM),、PCI橋接器,、Ethernet接口、高級(jí)片上調(diào)試支持單元(DSU)和跟蹤緩沖器等.中斷控制器可以最大處理46個(gè)內(nèi)部和外部中斷,。2個(gè)串行通信口 (UART),,支持8位數(shù)據(jù)幀、1位校驗(yàn)位,、1位停止位,,支持硬件流控功能。調(diào)試支持單元(DSU)能夠把處理器設(shè)置到調(diào)試模式,,通過它可以讀寫處理器的所有寄存器和Cache,。DSU還包括一個(gè)跟蹤緩存,,可以保存已執(zhí)行了的指令和AHB上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

2 Leon2的技術(shù)特點(diǎn)

    Leon2的技術(shù)特點(diǎn)主要有:采用SPARCV8結(jié)構(gòu),、采用內(nèi)部AMBA總線結(jié)構(gòu),、容錯(cuò)設(shè)計(jì)和VHDL編程風(fēng)格。

2.1 SPARC V8

    SPARC是可擴(kuò)展處理器體系架構(gòu)的首字母縮略詞,,是一個(gè)從RISC派生出的CPU指令集結(jié)構(gòu)(ISA),。指令集結(jié)構(gòu)是指:定義了指令、寄存器,、指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,、指令執(zhí)行對寄存器和存儲(chǔ)器的影響、控制指令執(zhí)行的算法等內(nèi)容,,但不定義時(shí)鐘周期,、每條指令的執(zhí)行時(shí)鐘周期數(shù)(CPI)、數(shù)據(jù)通路等內(nèi)容,。作為一個(gè)結(jié)構(gòu),SPARC允許在具有不同性能價(jià)格比的廣泛應(yīng)用中,,實(shí)現(xiàn)不同系列的芯片和系統(tǒng),,包括科學(xué)、工程,、編程,、實(shí)時(shí)和商業(yè)應(yīng)用等。SPARC的設(shè)計(jì)目標(biāo)是優(yōu)化編譯器和易于硬件流水線實(shí)現(xiàn),。

    SPARC處理器由整數(shù)單元(IU),、浮點(diǎn)和協(xié)處理器單元(FPU和CP)構(gòu)成。它們各自都有自己的寄存器,,其中IU有8個(gè)全局寄存器,、2~3N個(gè)寄存器窗口(由用戶設(shè)定),浮點(diǎn)和協(xié)處理器單元的選擇依賴于具體應(yīng)用,。

(1)寄存器窗口

     它是SPARC的最大技術(shù)特點(diǎn),。SPARC處理器包括兩種寄存器:一種是通用寄存器,另一種是控制/狀態(tài)寄存器,。IU的通用寄存器叫r寄存器,。一個(gè)IU的實(shí)現(xiàn)可能包括40~520個(gè)32位r寄存器。這些寄存器又被分成8個(gè)全局寄存器,,再加上2~32個(gè)與實(shí)現(xiàn)有關(guān)的16位寄存器組,,每一個(gè)寄存器組又進(jìn)一步分為8個(gè)輸入寄存器和8個(gè)輸出寄存器。圖2是一個(gè)8窗口寄存器結(jié)構(gòu)示意圖,。在任何一個(gè)時(shí)刻,,一條指令只能訪問8個(gè)全局寄存器和由當(dāng)前窗口指針(CWP)指定的當(dāng)前窗口。這個(gè)窗口是由8個(gè)輸入寄存器、8個(gè)局部寄存器和8個(gè)輸入寄存器構(gòu)成,。從圖2中可以看出,,兩個(gè)相鄰窗口的入和出寄存器是共享的。當(dāng)前是按窗口號(hào)順序(或前或后)轉(zhuǎn)換的,,正好上一次的輸出寄存器成為當(dāng)前窗口的輸入寄存器,,這樣可以減少存儲(chǔ)器讀寫和運(yùn)行時(shí)的現(xiàn)場保護(hù)。

8窗口寄存器結(jié)構(gòu)示意圖

 

(2)支持的數(shù)據(jù)格式

    基本有三種:8/16/32/64位有符號(hào)整數(shù),、8/16/32/64位無符號(hào)整數(shù),、32/64/128位浮點(diǎn)數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)格式符合ANSI/IEEE Standard 754-1985,。

(3)Traps

    它是一種矢量化的,、通過一個(gè)包含每個(gè)陷阱句柄的前4條指令的特殊陷阱表,將控制轉(zhuǎn)向監(jiān)視軟件,。陷阱種類有精確陷阱,、延遲陷阱和中斷陷阱。

(4)指令集

    所有指令都編碼成32位格式,,可以分成六個(gè)基本的類型,,一共有72條指令。六種基本的指令分別是:①Load/store,;②Arthmetic/logical/shift,;③Control transfer;④Read/write control register,;⑤Floating-point operate,;⑥Coprocessor operate。

(5)存儲(chǔ)器模式

    SPARC的存儲(chǔ)器模型定義了存儲(chǔ)器操作的語義,,指定了處理器發(fā)射出這些操作的順序與這些指令被存儲(chǔ)器執(zhí)行的順序是如何進(jìn)行關(guān)聯(lián)的,。標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器模型叫作TSO(Total Store Ordering),所有的SPARC實(shí)現(xiàn)必須提供這個(gè)模型,;另一個(gè)模型叫作PSO,,它可以提供更高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

2.2 AMBA

    AMBA(Advanced Microntroller Bus Architecture)規(guī)范,,是一種已制定的,、開放的規(guī)范,充當(dāng)著SoC設(shè)計(jì)的架構(gòu),,正迅速成為SoC和IP庫開發(fā)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn),,為高性能嵌入式微控制器設(shè)計(jì)定義了一種片上通信標(biāo)準(zhǔn).AMBA規(guī)范中定義了三種不同的總線,即AHB,、ASB和APBAHB是為高性能,、高時(shí)鐘頻率的系統(tǒng)模塊提供的,,擔(dān)任著高性能系統(tǒng)的背板總線、支持多處理器,、片上各種存儲(chǔ)器和片外外部存儲(chǔ)器接口連接到低功耗輔助宏單元,。ASB也是為高性能系統(tǒng)模塊提供,當(dāng)AHB的高性能特點(diǎn)無需要時(shí),,就可以用ASB來代替,;它也支持多處理器、片上各種存儲(chǔ)器和片外外部存儲(chǔ)器接口連接到低功耗輔助宏單元,。APB是為低功耗的外圍設(shè)備提供的,,它優(yōu)化到為最小功耗和減小接口的復(fù)雜性來支持輔助功能。

    圖3是AMBA總線微控制器的典型結(jié)構(gòu),。它含有一套高性能的背板總線,,AHB或ASB;它能支撐外部存儲(chǔ)器帶寬,,在這套總線掛接著CPU,、片上存儲(chǔ)器和其他DMA設(shè)備。通過一個(gè)橋接器,,可以把AHB和APB總線連接起來,。APB上面連接著大多數(shù)的輔助設(shè)備,如UART,、定時(shí)器、PIO等,。

AMBA總線微控制器的典型結(jié)構(gòu)

 

2.3 容錯(cuò)問題

    為了適用于航空航天的高可靠性應(yīng)用,,Leon2采用多層次的容錯(cuò)策略;奇偶校驗(yàn),、TMR(三模冗余)寄存器,、片上EDAC(檢錯(cuò)和糾錯(cuò))、流水線重啟,、強(qiáng)迫Cache不命中等.盡管現(xiàn)在幾乎所有CPU都有一些常規(guī)的容錯(cuò)措施,,如奇偶校驗(yàn)、流水線重啟等,,像IBM S/390 G5還采用了寫階段以前的全部流水線復(fù)制技術(shù).IntelItanium采用的混合ECC和校驗(yàn)編碼等技術(shù),;但遠(yuǎn)沒有Leon2那樣,采用如此全面的容錯(cuò)措施,。

   Leon2將時(shí)序(存儲(chǔ))單元的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)作為數(shù)字容錯(cuò)的主要內(nèi)容,,根據(jù)時(shí)序邏輯的不同特點(diǎn)和性質(zhì),采用了不同的容錯(cuò)技術(shù)和手段.

①Cache的容錯(cuò),。大的Cache對高性能CPU來說是至關(guān)重要的,,而且位于處理器的關(guān)鍵(時(shí)間)通路上,。為了減少復(fù)雜性和時(shí)間開銷,錯(cuò)誤檢測的方法采用2位的奇偶校驗(yàn)位,,l位用作奇校驗(yàn),,l位偶校驗(yàn),因此可以檢查所有的錯(cuò)誤情況,,在讀Cache的同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn),。當(dāng)校驗(yàn)出錯(cuò)誤,強(qiáng)制Cache丟失,,并從外部存儲(chǔ)去獲取數(shù)據(jù),。

②處理器寄存器文件的錯(cuò)誤保護(hù)。寄存器文件是處理器內(nèi)部的寄存器堆,,內(nèi)部的寄存器對于指令的運(yùn)行速度和用戶程序設(shè)計(jì)的靈活程度都是很重要的,。內(nèi)部寄存器的使用頻率很大,其狀態(tài)的正確性是也很關(guān)鍵,。Leon2采用1,、2奇偶校驗(yàn)位和(32.7)BCH校驗(yàn)和進(jìn)行容錯(cuò)。

③觸發(fā)器的錯(cuò)誤保護(hù),。處理器的2500個(gè)觸發(fā)器均采用三模冗余的方式進(jìn)行容錯(cuò),,通過表決器來決出正確的輸出。

④外部存儲(chǔ)器的錯(cuò)誤保護(hù),。采用掛上的EDAC單元實(shí)現(xiàn),。EDAC:采用標(biāo)準(zhǔn)的(32.7)BCH碼,每32位字可糾正1位錯(cuò)誤和檢測2位錯(cuò)誤,。

⑤主檢測模式,。是指兩個(gè)相同的處理器同時(shí)并行執(zhí)行相同的指令,只讓其中的主模式處理器輸出結(jié)果,,不讓檢測模式的處理器輸出結(jié)果,。在內(nèi)部,將檢測模式處理器的輸出同主模式處理器輸出進(jìn)行比較,,以檢查錯(cuò)誤是否存在,。這種工作模式,可以應(yīng)用于要求更高可靠性的情況,。

⑥在軟件上,,還要考慮Cache的清洗問題。因?yàn)樯厦娼榻B的五種方法,,只有在對相應(yīng)的單元進(jìn)行訪問時(shí)才進(jìn)行錯(cuò)誤檢查,。如果存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)不常使用,這些單元的錯(cuò)誤會(huì)逐漸增加,,因此必須使用一些軟件的方法來實(shí)現(xiàn),。

2.4 編碼風(fēng)格

    Leon2的VHDL編碼風(fēng)格,,同傳統(tǒng)以并發(fā)執(zhí)行的并發(fā)進(jìn)程(或并發(fā)語句)作為模塊、所謂的“數(shù)據(jù)流”編碼風(fēng)格不一樣,,采用的是“二進(jìn)程”的設(shè)計(jì)方法,。這種編碼風(fēng)格克服了“數(shù)據(jù)流”編碼方式的可讀性差、抽象級(jí)低,、仿真時(shí)間長等缺點(diǎn),。“二進(jìn)程”編碼風(fēng)格的具體措施是:①所有的端口和信號(hào)聲明采用記錄的形式進(jìn)行說明,如按輸入輸出分類進(jìn)行記錄說明,;②每個(gè)實(shí)體只有兩個(gè)進(jìn)程,,一個(gè)組合進(jìn)程和一個(gè)時(shí)序進(jìn)程;③在組合進(jìn)程中全部采用變量(而不是信號(hào)),,以使用結(jié)構(gòu)化的順序編碼方式,;④在時(shí)序進(jìn)程中通過時(shí)鐘同步,進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,。

    “二進(jìn)程”的編碼風(fēng)格的模型可用圖4來表示,。它基本與狀態(tài)機(jī)模型一樣,只是組合進(jìn)程部分,,采用變量形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化順序編碼,,來完成下一個(gè)時(shí)鐘周期的輸出和下一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。時(shí)序進(jìn)程部分是在時(shí)鐘的作用下,,完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出驅(qū)動(dòng),。

“二進(jìn)程”的編碼風(fēng)格的模型

3 軟硬件開發(fā)

3.1 VHDL

    Leon2除了VHDL源代碼外,還提供了頂層Makefile文件,、Modelsim仿真器支持文件,、Boot-monitor文件、VHDL測試文件,、綜合支持文件,、Leon2調(diào)試用的C語言源文件等,,便于對Leon2進(jìn)行硬件和軟件方面的測試,。

    Leon2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以通過模塊配置,使處理器具有不同的功能結(jié)構(gòu),。配置的方式可以采用tkconfig腳本進(jìn)行圖形界面的方式進(jìn)行,,也可以直接對包文件device.vhd進(jìn)行手動(dòng)編輯來完成。配置主要是通過修改一系列的常數(shù)的聲明值來實(shí)現(xiàn)的,。Leon2中許多模塊功能是可以進(jìn)行配置的,,這些配置信息是在包文件Target.vhd里進(jìn)行聲明的。

    Leon2可配置的內(nèi)容包括:①所采用的綜合工具和目標(biāo)庫,。綜合的技術(shù)可以是:Synplify,、Synopsys-DC,、Synopsys-FC2、XST和Leonardo等,,目標(biāo)技術(shù)可以是Xilinx的Virtex和Virtex II(FPGA),、Atmel的ATC35和ACT25(0.35/0.25μm CMOS)、TSMC 0.25μm CMOS,、UMC 0.25/0.18μm CMOS,、以及Actel的ProAsie(FPGA)和Axeellerator(反熔絲FPGA)等。②整數(shù)單元IU的寄存器窗口,、乘法器,、除法器、快速跳轉(zhuǎn)和觀察點(diǎn)的配置,。寄存器窗口可以設(shè)置為2~32個(gè),,但為了同交叉編譯器LECCS兼容必須配置為8個(gè)窗口,乘法器可以配置成迭交,、16×16加流水寄存器,、16×16、32×8.32×16,、32×32等形式,。③浮點(diǎn)處理單元FPU的配置,可以配置為使用meiko或是lth兩種浮點(diǎn)處理器之一,。④Cache,。Cache組的有效大小可以配置為1~64 KB,但必須是2的次冪,,每行可以設(shè)置成4~8個(gè)字,,組的數(shù)量可以是1~4。替換算法可以是隨機(jī),、LRR或LRU,,并且指令Cache和數(shù)據(jù)Cache是獨(dú)立進(jìn)行配置的。⑤存儲(chǔ)器控制器,。⑥D(zhuǎn)ebug配置,。⑦片上外設(shè)的配置,如中斷控制器,、看門狗等,。⑧引導(dǎo)配置。⑨AMHB總線的相關(guān)配置,。⑩PCI配置,。

   Leon2有四個(gè)可綜合的頂層文件;

◇leon.vhd一一標(biāo)準(zhǔn)的Leon2頂層,;

◇leon_pci.vhd一一標(biāo)準(zhǔn)的Leon2加上PCI接口構(gòu)成的頂層,;

◇leon_eth.vhd一一標(biāo)準(zhǔn)的Leon2加上一個(gè)10/100 Mbps以太網(wǎng)MAC構(gòu)成的頂層,;

◇leon_etn_pci.vhd一一標(biāo)準(zhǔn)的Leon2加上一個(gè)10/100 Mbps以太網(wǎng)MAC以及PCI接口構(gòu)成的頂層。

在上述四個(gè)頂層的下面,,可以很容易地集成用戶自己的功能模塊,。

3.2 系統(tǒng)軟件開發(fā)

    同一般的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)一樣,Leon2應(yīng)用系統(tǒng)的軟件開發(fā)需要采用交叉編譯環(huán)境來進(jìn)行,。Leon2應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)主要采用LECCS(Leon/ERC32 GUN交叉編譯系統(tǒng)),。LECCS是由Cynus、OAR和Gaisler研究公司開發(fā)的多平臺(tái)開發(fā)系統(tǒng),,是基于GNU系列的可以自由獲取的,、并帶有一系列附加“點(diǎn)”工具的開發(fā)系統(tǒng)。LECCS可以在Linux(-2.2.x或更高),、Solaris(-2.7或更高)和windows(Cygwin-1.1.7更高)等多種平臺(tái)上運(yùn)行,。要在Windows平臺(tái)上運(yùn)行LECCS,必須安裝Cygwin,。它一個(gè)是Unix層面模擬器,。

    LECCS包括如下程序包:GCC--3.2.3C/C++編譯器、RTEMS--4.6.0-βC/C++實(shí)時(shí)核,、獨(dú)立C庫,、GDB-5.3SPARC交叉調(diào)試器、遠(yuǎn)程調(diào)試監(jiān)視器,、GDB的DDD圖形前端(僅對Unix),、GDB的GDB-TK圖像前端(僅對Windows)、引導(dǎo)PROM的builder以及Leon調(diào)試支持單元監(jiān)視器等,。還包括一些工具,,如交叉匯編器、匯編預(yù)處理器,、GNU連接器,、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換器等等。

采用LECCS進(jìn)行Leon2應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)的過程如下:

①利用GCC編譯和鏈接程序,;

②利用仿真器了SIM調(diào)試程序,;

③在遠(yuǎn)程目標(biāo)系統(tǒng)上調(diào)試程序;

④為獨(dú)立應(yīng)用產(chǎn)生引導(dǎo)PROM程序,。

    LECCS支持兩種類型的應(yīng)用:一種是通常的順序CC++程序,,一種是基于R了EMS核的多任務(wù)實(shí)時(shí)CC++程序,。

   軟件仿真工具可以采用丁SIM,。它是一個(gè)通用的SPARC架構(gòu)仿真器,可以對基于ERC-32和Leon的計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行仿真,,性能和使用方法可以參見TSIM用戶指南,。Leon2為應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試在硬件上作了極大的支持,,那就是它的調(diào)試支持單元(DSU)和跟蹤緩沖器。具體使用時(shí)可參見Leon2用戶手冊和leon DSU Monitor用戶手冊,。

4 Leon2的應(yīng)用

     Leon2在國內(nèi)外都有應(yīng)用,。

    國外應(yīng)用很多,如基于Leon的數(shù)字聽寫機(jī),、指紋安全系統(tǒng),、GPS處理機(jī)、BIST(內(nèi)建自測試)等方面的產(chǎn)品,。這里簡單介紹洛杉磯加州大學(xué)的ThumbPod指紋安全系統(tǒng),,以及Nemerix公司的NJ1030型GPS基帶產(chǎn)品。ThumbPod安全系統(tǒng),,是將人的指紋作為身份認(rèn)證(數(shù)字身份)的安全系統(tǒng),。其原型的硬件系統(tǒng)由Xilinx的FPGA(XC2V1000)、Micron的 256 MHz-DDR-SDRAM,、Authentec的AF-S2型手指感應(yīng)器等構(gòu)成,。CPU采用Leon2處理器核,并通過Leon2的協(xié)處理器接口(CPI)掛接了AES(高級(jí)加密系統(tǒng))協(xié)處理器來執(zhí)行AES算法,,以加快加密速度.系統(tǒng)的最大工作時(shí)鐘頻率可以達(dá)100 MHz,,工作電壓可以是3.3/2.5/1.8/1.5 V等多種電壓。NJl030型GPS基帶產(chǎn)品,,目標(biāo)是GPS的L1載波C/A碼處理,,并提供對WAAS和EGNOS兩種增強(qiáng)系統(tǒng)的支持,可以和世界上領(lǐng)先的第三方的GPS-RF前端設(shè)備兼容,。

    國內(nèi),,航天部771所和中科院國家天文臺(tái)都正在或計(jì)劃研制基于Leon2的星載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),,不再采用體積大,、笨重而又功耗巨大的處理器芯片(如DSP),而是直接將Leon2放進(jìn)FPGA,。系統(tǒng)將大部分的處理功能硬件化,,利用FPAG的豐富資源,將整個(gè)系統(tǒng)放入一片F(xiàn)PGA芯片內(nèi),。其中的Leon2只進(jìn)行控制管理和一些必須的計(jì)算處理,。國家天文臺(tái)正計(jì)劃研制基于Leon2的星載系統(tǒng),系統(tǒng)將處理每日采集到的1780 GB數(shù)據(jù),。這些數(shù)據(jù)通過預(yù)處理(圖像積分,、輻射校正、幾何校正、磁圖處理),、小波壓縮,、圖像格式等,使圖像壓縮到10GB左右,,并下傳到地面站,。

結(jié) 語

    本文介紹了Leon2開源處理核的技術(shù)特點(diǎn)、軟硬件開發(fā)過程,、國內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)例,。技術(shù)特點(diǎn)主要是SPARCV8規(guī)范、AMBH2.0總線結(jié)構(gòu),、容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和VHDL編程風(fēng)格,;對Leon2應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)工具和方法進(jìn)行了介紹;在應(yīng)用實(shí)例中,,介紹兩種國外的應(yīng)用和兩種國內(nèi)的應(yīng)用,,其中包括作者正在進(jìn)行研制的星載圖像處理系統(tǒng)。

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