uCOS移植(uCOS-II在Microblaze上的移植)

随着集成电路设计与制造技术的发展，FPGA芯片的容量越来越大、性能越来越高，用FPGA构建片上系统成为现实，基于FPGA的嵌入式系统与SOPC(System On a Programmable Chip)设计技术将逐渐成为系统设计的主流技术，正获得越来越广泛地研究。Microblaze是Xilinx公司一款针对FPGA器件进行了优化设计的软处理器核，有不错的性能且价格低廉，且支持Xilinx全系列的FPGA器件，应该有着广阔的发展前景。μC/OS-II 是Jean Labrosse先生于1998年推出的一个优秀的开放源码的实时操作系统，具有移植方便、执行效率高、占用空间小、实时性强和可靠性高等优点。采用μC/OS-II+Microblaze的应用平台对中小嵌入式系统应用来说是十分适合的。本文基于μC/OS-II在Microblaze上的移植与基于该系统的应用研究，记录移植和使用过程的心得、体会，内容可能会有些零散，希望对有类似应用的朋友有些帮助，也欢迎大家来交流与讨论。

一、主要参考资料

①μC/OS-II学习主要参考邵贝贝教授译的《嵌入式实时操作系统μC/OS-II(第2版)》

下面是CHINA-PUB的介绍https://www.360docs.net/doc/813808979.html,/12618

网上也有该书第一版的电子书可以找来学习。

② Micrium公司的Micrium-uCOS-II-V286.ZIP，包括代码与文档，可以从

https://www.360docs.net/doc/813808979.html,获得。

③ Micrium公司的μC/OS-II and the Xilinx MicroBlaze Processor Application Note

可以从https://www.360docs.net/doc/813808979.html,获得。

④ Xilinx公司EDK相关文档：https://www.360docs.net/doc/813808979.html,/ise/embedded/edk_docs.htm

⑤ISE、EDK软件的帮助文档，包括MicroBlaze Processor Reference Guide （mb_ref_guide.pdf）。

⑥ EDK的基本使用可以参考：Xilinx官方的6个EDK实验(中文版).pdf

百度文库上有https://www.360docs.net/doc/813808979.html,/view/e92e71d184254b35eefd3425.html

二、操作系统的配置选项问题

在进行Software Platform配置时，一般安装了EDK软件后，操作系统与库设置时可选择的标准选项只有两个：Standalone和Xilkernel。Standalone适合不带操作系统的应用，只提供基本的设置中断，配置Cache等功能，Xilkernel是赛灵思提供的一个嵌入式内核。为了能在设置操作系统时可以选择μC/OS-II，根据赛灵思文档描述，EDK软件的操作系统配置选项其实是通过扫描bsp目录得到，扫描顺序是：

1．当前工作目录，即工程目录。

2．调用Libgen时用–lp选项指定的目录。

3．EDK安装目录下的EDK\sw\lib\bsp目录。

所以我们如果要在所有新建工程时都有μC/OS-II选项，可以把Micrium公司提供的移植包AN-1013.zip里的BSP目录下内容COPY到EDK安装目录下的EDK\sw\lib\bsp目录下就可。如果仅仅是当前工程用的话，把它COPY到工程目录就可以了。

bsp目录有特定的结构，如下图示：

bsp目录下my_os指定我们用的操作系统，这里为uCOS-II_v2_86_a。

my_os目录下面的src目录包括所有的源文件和头文件，data目录包括两个文件: mld文件和tcl文件。mld文件用来定制操作系统的软件库与板级支持包（BSP：Board

Support Packages），tcl文件为产生软件库和BSP包的脚本文件。

三、Microblaze的总线接口

Microblaze处理器提供了以下的总线接口和外部进行通信

① PLB总线：32比特版本的PLB V4.6总线可以支持多个主设备和从设备连接，提供高效率的传输性能，适合于数据传输密集性应用。

② OPB总线：外设总线，适用于低速设备的连接。

③ LMB总线：本地存储总线，用来高速连接片内的BLOCK RAM的同步总线，使用最少数量的控制信号和在一个时钟周期内存取BLOCK RAM的简单协议。LMB总线的读写时序和BLOCK RAM的读写时序是一样的，且所有的LMB信号是高电平有效。

④FSL总线：快速单工链接接口，提供一种效率高、占用资源少的单向的点对点数据流传输。最新的Microblaze 7.2处理器最多支持16个FSL接口，每个FSL接口有一个输入和一个输出接口组成。FSL总线的读写操作通过Microblaze的PUT和GET指令完成的, 分为两种模式: 阻塞模式和非阻塞模式。阻塞模式是指写操作时如fifo满或读操作时如fifo空时处理器会等待，只到fifo不满而写操作成功或fifo非空而读操作成功。非阻塞模式读写操作不成功时处理器不会等待，但会在MSR中设置进位信号。

⑤XCL总线：Xilinx 缓存链路接口，用在需要使用外部存储时，提供一种高效和延时最小的方案，XCL接口设计为直接通过内嵌的FSL接口连接到内存控制器。

⑥ Debug和Trace：用于基于JTAG的软件调试模块DMD（

Xilinx Microprocessor Debug Module）。

对于代码量不大的应用来说，代码和数据都可以放在BLOCK RAM内而使用LMB总线比较方便，如果需要外扩存储器时，就要使用XCL总线来提供访问外部存储器的效率。外设连接一般用到PLB或OPB或FSL总线。像LMB，FSL总线协议是比较简单的，但使用也是比较多的，具体读写时序可以参考MicroBlaze Processor Reference Guide的第2章信号接口描述，而PLB总线可以参考IBM 128-Bit Processor Local Bus Architectural Specification (v4.6)。在EDK\hw安装目录下的EDKIP核内有相应的IP说明文档参考。

四、系统移植与测试步骤

μC/OS-II的大部分代码是用ANSI C编写的, 设计之初已经充分考虑了可移植性。它的的硬件/软件体系结构（V2.52）如下图示：

移植过程要在硬件上增加一个操作系统定时器和软件上修改下处理器相关的几个文件就可以了。基于Micriμm公司的AN-1013 Application Note，软件版本为EDK 10.1, 硬件平台为赛灵思的Spartan-3E Starter Kit进行了移植与测试，详细步骤如下：

1．把AN-1013\edk_user_repository\Micrium\bsp、uCOS-II_v2_86_a整个文件夹拷贝到EDK 安装目录如C:\Xilinx\10.1\EDK\sw\lib\bsp下，这样我们就可以在OS & Library Settings选择项里选择uCOS-II了。(可以参考第二节内容)

2．把AN-1013\MICRIUM整个文件夹拷贝C盘根目录, 这是Tcl脚本产生操作系统库时默认的路径，如果放在其它目录时，必须在配制OS时的FILE LOCATION指定具体位置，否则会提示很多类似下面的错误：

Unable to find uC/OS-II source file, os_flag.c" "" "libgen_error"

3．用XPS(Xilinx Platform Studio)的BSP构建一个处理器系统，具体选项步骤按顺序为：Select Board选择Xilinx Spartan-3E Starter Board, Board Revision为C。

Select Processor选择microblaze。

Configure microblaze Processor里Local Memory选择16kb, 其它选择默认即可。Configure IO interfaces仅选择RS232_DCE（波特率改为115200，禁止中断），DIP_Switches_4Bit, LEDs_8Bit。

按NEXT在software setup里去掉peripheral selftest前的钩，其它的默认即可。

最后Generate产生处理器系统。

4．在XPS 界面左边的Project Information Area点IP Catalog栏，找到XPS Interrup Controller 和XPS Timer/Counter IP，双击IP名添加到系统。

5．在XPS 界面右边的System Assembly View里点Bus Interfaces栏，点开第4步加入的两个IP，如果没有改名默认为xps_intc_0和xps_timer_0, 使SPLB信号连接到mb_plb，这样这两个IP就通过PLB总线连接到了microblaze处理器。

6．在XPS 界面右边的System Assembly View里点Addresses栏，为xps_intc_0和xps_timer_0,分配1K的地址空间，点击右上角的Generate Addresses按钮选择系统自动分配基址和外设的最高地址。

7．在XPS 界面右边的System Assembly View里点Port栏，再点击xps_timer_0图标前的加号，在Interrupt里选择New connection，把Interrupt端口连接到信号线xps_timer_0_Interrupt 双击xps_timer_0图标，在弹出的IP配置窗口里的Use栏里勾选“Only One Timer is Present”。点OK退出配置窗口。

8．再点击Port栏里microblaze_0图标前的加号，在INTERRUPT里选择New connection，把microblaze的中断信号线连接到microblaze_0_INTERRUPT。

9．再点击Port栏里xps_intc_0图标前的加号，在Irq里选择microblaze_0_INTERRUPT；在Intr里把xps_timer_0_Interrupt加为中断源。

10．在XPS界面选择Hardware → Generate Netlist，调用PlatGen 功能，生成硬件网表。11．在XPS 界面选择Software → Software Platform Settings, 在弹出的Software Platform Settings窗口的点击左边的Software Platform ，在Processor Parameters修改CORE_CLOCK_FREQ_Hz的当前值为50MHz，在OS & Library Settings里OS选择uCOS-II。点击左边的OS and Libraries，在Configuration for OS: uCOS-II v2.86.a里对uCOS-II进行配置，对配置的修改由tcl脚本相应地写到OS_CFG.H文件。具体配置项可以参考Micrium-uCOS-II-V286\Micrium\SOFTWARE\uCOS-II\Doc里的uCOS-II-CfgMan.pdf （μC/OS-II配置手册）。

这里除把MISCELLANEOUS→OS_APP_HOOKS_EN 修改为0，uC_Probe选择为false外

其它取默认值不作修改。

注意移植过程中处理器相关的几个文件的修改在文件夹

MICRIUM\Software\uCOS-II\Ports\MicroBlaze\GNU里已经有了，我们不需要改动，具体的修改内容在AN-1013 Application Note文档第四章有详细介绍，可以结合代码进行研究，另外提供一篇论文供读者朋友参考：

https://www.360docs.net/doc/813808979.html,/article/09-05/72510s.html可以下载。

12．打开C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\BSP\bsp.h，

修改#define BSP_INTC_TIMER1_ID为

XPAR_XPS_INTC_0_XPS_TIMER_0_INTERRUPT_INTR。

修改#define BSP_TIMER1_ADDR为

XPAR_XPS_TIMER_0_BASEADDR

修改#define BSP_GPIO_ADDR为

XPAR_LEDS_8BIT_BASEADDR

13．在XPS 界面选择Software → Generate Libraries and BSPs. 产生库和BSP包。

14. 在XPS 界面左边的Project Information Area点Applications栏，双击Add Software Application Project...

在弹出窗口填写工程名TEST后点OK，生成TEST工程。

展开TEST工程前的加号，右键单击Sources. 在弹出菜单选择Add Existing Files…,把

C:\Micrium\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\EX1_OS\app.c加到工程里。

15．点击TEST工程名，在右键弹出菜单选择Mark to Initialize BRAMs.

再在右键弹出菜单选择Build Project编译工程。

出现下面提示的错误：

./microblaze_0/lib//libxil.a(print.o): In function `print':

/edkgnu/head/mb/build/nt/bld_gcc/gcc/libgloss/microblaze/print.c:25: undefined reference to `outbyte'

collect2: ld returned 1 exit status

make: *** [test/executable.elf] Error 1

即print函数里调用的outbyte函数没有找到，

解决方法是在XPS 界面的Software → Software P latform Settings弹出窗口左边点击OS and Libraries. 在Configuration for OS →BSP?_OPTIONSX下的stdin, stdout选择为RS232_DCE。16．在XPS 界面的Device Configuration → Update Bitstream

出现下面提示的错误：

ERROR:Data2MEM:31 - Out of bounds code segment for ram space in

'implementation\system_bd.bmm'.

Memory space 'microblaze_0.lmb_bram_combined' occupies

[0x00000000:0x00003FFF]

Code segment #4 occupies [0x00000050:0x000041F3]

ERROR:MDT - Data2Mem generated errors during execution

原因是bram空间太小，在XPS 界面右边的System Assembly View里点Addresses栏把dlmb_cntlr和ilmb_cntlr的Size改为32K，重新Hardware → Generate Netlist和Build Project 编译工程一遍就可以了。

17．连接并给Spartan-3E Starter Kit开发板上电，

打开Tera Term，选择相应的串口和115200波特率

在XPS界面选择Device Configuration → Download Bitstream

下载成功后发现LED灯只亮不灭，按AppTaskFirst任务知道应该是按300ms间隔亮灭的，最先是怀疑定时器中断没有进来，经过排查发现中断没有问题，是调用的LED_Toggle(1)程序中读出的GPIO数值一直为0，所以取反后写回去的数值一直为1（LED灯常亮）。

调试发现原因是Xilinx Spartan-3E Starter Board默认的LEDs_8Bit为输出而没有设输入连接，在XPS 界面右边的System Assembly View里点Port栏的LEDs_8Bit图标加号，把GPIO_in 连接到GPIO_d_out信号就可以了，如下图示：

打开C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\BSP\bsp.c在LED_Toggle函数里的led_status = XGpio_mGetDataReg(BSP_GPIO_ADDR,1);下面加行打印信息：

xil_printf("\n\rled_status: %x", led_status );

打开C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\EX1_OS\app.c在AppTaskFirst 函数里该延时为1s, 如下：OSTimeDlyHMSM(0,0,1,0);

然后在XPS界面选择：

①Hardware → Clean Netlist

②Hardware → Clean Bits

③Hardware → Generate Netlist

④Hardware → Generate Bitstream

⑤Software → Clean Libraries

⑥Software → Generate Libraries and BSPs

⑦点击TEST工程名,在右键弹出菜单选择Clean Project 后在选择Build Project编译工程。

⑧Device Configuration → Update Bitstream

⑨Device Configuration → Download Bitstream

下载成功后可以看到LED灯亮灭，串口同时输出LED的状态，如下图：

至此，系统的移植与测试已经基本完成，待下一步再进行详细地测试与使用。

五、XPS中断控制器的使用

嵌入式应用中往往需要用到多个中断来提高系统响应的及时性，而MICROBLAZE处理器只提供一个中断输入信号来产生一个中断，因此一般基于MICROBLAZE的应用都需要进行外扩中断，XILINX提供的XPS中断控制器IP可以使我们十分方便地进行中断扩展。下面首先简单介绍下XPS中断控制器的特性与寄存器，然后在上一节的基础上结合一个实例来说明它的使用。

1．中断控制器的特性与寄存器（XPS Interrupt Controller，v1.00）

XPS中断控制器采用PLB接口，可以提供多达32个中断输入源、产生一个中断输出信号。每一中断输入源可以单独的使能和不使能，每一中断输入源可以配置为边缘触发中断或电平触发中断。边缘触发中断可配置为上沿触发或下沿触发，电平触发中断可配置为高电平触发或低电平触发。中断的优先级由矢量位置决定，最低位有最高优先级。中断控制器提供八个32位的寄存器用来编程控制（有些寄存器是可选的），分别为：

①中断状态寄存器（ISR：Interrupt Status Register）：地址为C_BASEADDR + 0x0，可读写寄存器，读时每一位对应一个中断输入的标志位，当MER的HIE位为0时可写。

②中断挂起寄存器（IPR：Interrupt Pending Register）：地址为C_BASEADDR + 0x4，可选的只读寄存器，读出结果为中断标志位与中断使能位的AND。

③中断使能寄存器（IER：Interrupt Enable Register）：地址为C_BASEADDR + 0x8，可读写寄存器，每一位对应一个中断输入的使能位。

④中断应答寄存器（IAR：Interrupt Acknowledge Register）：地址为C_BASEADDR + 0xC，只写寄存器，每位写1清对应的中断标志位。

⑤设置中断使能寄存器（SIE：Set Interrupt Enables）：地址为C_BASEADDR + 0x10，只写寄存器，每位写1设对应的中断使能位。

⑥请除中断使能寄存器（CIE：Clear Interrupt Enables）：地址为C_BASEADDR + 0x14，只写寄存器，每位写1清对应的中断使能位。

⑦中断矢量寄存器（IVR：Interrupt Vector Register）：地址为C_BASEADDR + 0x18，可选的只读寄存器，读出结果为当前激活的最高优先级中断的中断矢量，无中断时读为全1。

⑧主使能寄存器（MER：Master Enable Register）：地址为C_BASEADDR + 0x1C，可读写寄存器，只用到两位，最低位ME使能IRQ，次低位HIE为硬件中断使能。

2．一个实例

上一节我们基于μC/OS-II的延时函数实现了一个LED灯闪烁的实验，本节准备在上一节的基础上实现下面的功能：通过GPIO中断来激活或挂起一个比LED灯闪烁任务更高优先级的任务，以验证中断控制器的使用和任务的抢占，下面是具体步骤：

(1).打开上一节的工程，在XPS 界面右边的System Assembly View里点Port栏，再双击DIP_Switches_4Bit图标，在弹出的IP配置窗口里的Use栏里勾选“GPIO Supports Interrupts”。点OK退出配置窗口。展开DIP_Switches_4Bit图标前的加号，选择IP2INTC_Irpt线为New Connection。

(2). 在XPS界面右边的System Assembly View里点Port栏，展开xps_intc_0图标前的加号，

在Intr里把DIP_Switches_4Bi_IP2INTC_Irpt_0加为中断源，并把优先级设为比xps_timer_0_Interrupt低，点OK退出窗口。

(3) 然后在XPS界面顺序选择：

①Hardware → Clean Netlist

②Hardware → Clean Bits

③Hardware → Generate Netlist

④Hardware → Generate Bitstream

(4) 修改C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\EX1_OS\ app.c文件增加一个显示流水灯的任务。具体修改如下：

①. 在main函数前加入如下代码：

INT16U flag1;

OS_STK AppTaskSecondStk [256];

void AppTaskSecond(void *p_arg)

{

INT8U i;

INT32U j;

i=2;

BSP_InitIO();

while (1) {

LED_Off(0);

LED_On(i);

i++;

if(i>4)

{

i=2;

}

for(j=0;j<699999; j++); //Delay1

}

}

②在main 函数里的OSInit();后面加入如下代码：

f lag1 =0;

OSTaskCreateExt(AppT askSecond,

(void *)0,

&AppT askSecondStk[255],

2,

2,

&AppT askSecondStk[0],

256,

(void *)0,

OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);

③把AppTaskFirst函数里调用的BSP_InitIO();语句删除，因为我们在更高优先级的AppTaskSecond任务里已经调用过了。

(5) 修改C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\EX1_OS\app_cfg.h如下：#define APP_TASK_FIRST_ID 3

#define APP_TASK_FIRST_PRIO 3

#define APP_TASK_FIRST_STK_SIZE 256

即降低第一个任务的优先级和减少堆栈容量。

(6) 修改C:\MICRIUM\Software\EvalBoards\Xilinx\Generic\GNU\BSP\bsp.c文件

①.在BSP_InitIntCtrl中断初始化函数前加入GPIO的中断函数如下：

extern INT16U flag1;

void BSP_GpioHandler(void *baseaddr_p)

{

for(gpio_status=0; gpio_status<69999; gpio_status++); //Delay2

if(flag1==0)

{

OSTaskSuspend(2);

flag1=1;

}

else

{

OSTaskResume(2);

flag1=0;

}

XGpio_mWriteReg(XPAR_DIP_SWITCHES_4BIT_BASEADDR, 0x120, 0x1);

}

②在BSP_InitIntCtrl函数内的

init_status = XIntc_Connect(&int_ctl, BSP_INTC_TIMER1_ID,BSP_Timer1Handler,(void *)0);语句下面添加下列语句：

init_status = XIntc_Connect(&int_ctl, XPAR_XPS_INTC_0_DIP_SWITCHES_4BIT_IP2INTC_IRPT_INTR,BSP_GpioHandler,(v oid *)0);

XIntc_Enable(&int_ctl,

XPAR_XPS_INTC_0_DIP_SWITCHES_4BIT_IP2INTC_IRPT_INTR);

XGpio_mWriteReg(XPAR_DIP_SWITCHES_4BIT_BASEADDR, XGPIO_TRI_OFFSET, 0xffffffff);

XGpio_mWriteReg(XPAR_DIP_SWITCHES_4BIT_BASEADDR, XGPIO_GIE_OFFSET, XGPIO_GIE_GINTR_ENABLE_MASK);

XGpio_mWriteReg(XPAR_DIP_SWITCHES_4BIT_BASEADDR, XGPIO_IER_OFFSET, 0x1);

(7) 在XPS界面选择：

①Software → Clean Libraries

②Software → Generate Libraries and BSPs

③点击TEST工程名,在右键弹出菜单选择Set Compiler Options...,

在Debug and Optimization选择No Optimization。

再在右键弹出菜单选择选择Clean Project 后在选择Build Project编译工程。

④Device Configuration → Update Bitstream

⑤Device Configuration → Download Bitstream

下载成功后可以看到系统首先运行高优先级的任务使LED[2：4]跑流水灯，拨下DIP开关产生GPIO中断，进入中断函数内把高优先级任务挂起，则系统运行次优先级的任务使LED1闪烁，在拨下DIP开关，进入中断后恢复高优先级任务，又可以看到LED[2：4]跑流水灯，次优先级任务由于抢占已经不在运行（LED1不再闪烁）。

3．最后总结一下调试中遇到问题：

(1).要用XPS中断控制器进行中断扩展，有三个地方相应的使能位都要打开，否则中断进不来，一个MICROBLAZE的中断使能位，二是中断控制器各个输入的使能位和输出使能位，三是具体中断源的使能位（GPIO的单独位的使能位和总使能位），而硬件上也要确认连接好。

(2).进入中断后要清标志位，包括中断控制器和中断源两个地方的标志位，否则出现中断退出后又立刻进来的现象。

(3). DIP开关由手工拨动，一般有按键反弹现象，所以要延时下消抖，这就是上面代码//Delay2的作用，如果不消抖，可能出现拨一下进入中断多次的现象。

(4) 带了操作系统后，如果任务多点或堆栈大一点，往往不能把全部代码放在BRAM里，这时在Device Configuration → Update Bitstream步骤时会报错说容量不够，所以这里我把堆栈改为256了，实际项目使用的话往往要外扩FLASH和RAM

六、扩展NOR FLASH

赛灵思的Spartan-3E Starter Kit开发板板上载有Intel的16 MByte (128 Mbit) 并行NOR Flash，FLASH的型号为28F128J3，详细地DA TA SHEET网上可以找到来参考。在EDK的硬件上我们使用XILINX的XPS Multi-CHannel External Memory Controller（XPS MCH EMC）接口IP来连接FLASH。如果我们用BSB建立工程的话，选择了Spartan-3E Starter Kit开

发板后在下面的步骤里直接钩选FLASH就可以了，这样比较方便。如果是在已有工程的IP Catalog里添加IP，还必须指定引脚的连接情况和PAD位置，具体的PAD位置参考赛灵思的文档UG230：Spartan-3E FPGA Starter Kit Board User Guide的第11章。在XPS界面左边的Project栏下面的Project file的UCF文件内指定管脚，稍为麻烦一下，推荐由第一种方法直接通过BSB建立工程。具体IP核的使用请参考赛灵思文档：XPS Multi-CHannel External Memory Controller Product Specification.pdf。

赛灵思的Spartan-3E Starter Kit开发板上的XC3S500E FPGA支持BPI（Byte Peripheral Interface）配置模式。要实现BPI方式配置，首先要对Spartan-3E Starter Kit开发板J30进行跳线，具体可以参考赛灵思文档UG230：Spartan-3E FPGA Starter Kit Board User Guide第89页的表11-4。选用BPI UP（BPI DOWN）模式，FPGA配置数据应该放在FLASH的低（高）地址空间，这里注意下28F128J3 FLASH有×8（数据总线宽度为8位，这时数据总线高8位没有用，数据放在总线低8位）和×16（数据总线宽度为16位）两种工作模式。配置时应工作在×8模式，配置完成后，我们把它设置为×16模式，这是通过FLASH的BYTE#引脚选择，BYTE#引脚为低电平时为选择×8工作模式，为高电平时为选择×16工作模式。BYTE#引脚是连接到FPGA的LDC2（C17）脚位。配置比特流文件首先通过iMPCT工具转换成MCS文件，具体步骤为：选择Prepare a PROM File后按NEXT，选择Generic Parallel PROM 和MCS文件格式，指定生成文件的名字和保存位置按NEXT，在按NEXT后进入选择PROM 器件界面，选择PROM大小为16M和Create BPI-Mode PROM后按NEXT选择要转换的BIT 文件就可以了。然后我们可以通过赛灵思的PicoBlaze NOR Flash Programmer （https://www.360docs.net/doc/813808979.html,/products/boards/s3estarter/files/s3esk_picoblaze_nor_flash_programmer .zip）下载到FLASH中，当然我们也可以自己用MicroBlaze处理器编写一个烧写FLASH的工程来下载MCS文件到FLASH，但都不如直接使用来的方便，有兴趣的朋友也可以研究或修改PicoBlaze NOR Flash Programmer工程，里面有PicoBlaze的汇编源程序。

介绍下MicroBlaze工程编译后的目标代码段的组成：

.text: 存放指令代码。

.rodata: 存放只读的变量。

.data：存放带初始值的全局与静态变量

.sdata:：存放小的带初始值的全局与静态变量

.sdata2: 存放小的带初始值的全局与静态变量

.bss: 存放无初始值的全局与静态变量

.sbss: 存放小的无初始值的全局与静态变量

.sbss2: 存放小的带初始值的全局与静态变量

我们准备在NOR FLASH上面直接执行程序，所以要把只读的段（包括.text、.rodata、.sdata2、.sbss2）定义到FLASH地址空间，把其它的段都定义到FPGA片内的BRAM。

下面以一个实际例子来介绍具体步骤：

1．首先按上节的步骤建立一个XPS工程和应用程序，在BSP阶段的外设选择时把FLASH 加上，这时系统自动添加了XPS MCH EMC接口IP。

2．我们先把所有段还是放在BRAM内，编译下载后可以看到LED在跑流水灯。

3．配置XPS MCH EMC接口IP用PLB连接到MicroBlaze处理器，无MCH通道，其它为默认。

4．点击XPS界面左边的工程名，在右键弹出菜单里选择Generate Linker Script，在弹出对话框中可以选择段的存放空间，把只读的段.text、.rodata、.sdata2、.sbss2选择到FLASH_C_MEM0_BASEADDR, 其它段选择到ilmb_cntlr_dlmb_ cntlr，然后重新编译工程，

产生可执行的链接文件（ELF文件）。

5．把第4步生成的executable.elf拷到工程目录，然后在XPS界面选择Projec t → Launch EDK Shell，在命令行输入下面命令：

mb-objcopy \

--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \

--set-section-flags .init=alloc,readonly,code \

--set-section-flags .fini=alloc,readonly,code \

--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \

--set-section-flags .rodata=alloc \

--set-section-flags .sdata=contents \

--set-section-flags .sbbs=contents executable.elf volatile.elf

这可以把在BRAM中的内容存储volatile.elf文件。

再在命令行输入下面命令：

mb-objcopy –O binary -j .text –j .fini –j .init –j rodata –j sdata2 –j .sbss2 executable.elf flash.bin

这可以把在FLASH中的内容存储flash.bin文件。

6.把flash.bin文件烧到FLASH中，这可以通过上面的PicoBlaze NOR Flash Programmer工程用串口下载，也可以用XPS界面选择Device Configuration → Program Flash Memory下载, 注意不用XPS生成BootLoad。

7．把第五步生成的volatile.elf改名为executable.elf覆盖第4步生成的executable.elf文件。然后用XPS界面选择Device Configuration → Updata Bitstream和Device Configuration → Download Bitstream把BRAM中的内容与FPGA配置数据下载到FPGA。

现在又可以看到LED在跑流水灯了，但明显可以看到速度要慢多了，说明程序是在NOR FLASH上执行的。如果速度要求不高的话，扩展一块NOR FLASH来存储代码与数据已经足够了，否则我们需要再扩展一块RAM，把代码与数据存储在RAM上速度比较快，同时需要一个BOOTLAOD工程用作上电时实现把代码与数据从FLASH上搬移到RAM的功能。最后提一下，如果BRAM的内容与FPGA配置数据要存储到FLASH上供上电时用BPI方式下载，要注意存储配置数据的地址空间和应用程序的地址空间不能重叠，一个简单的方法是选用BPI DOWN模式，把配置数据放在FLASH最后面的空间，当然我们也可以用分页的方法解决。