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3UF7101-1AA00-0伴隨著導(dǎo)航系統(tǒng)功能日益多樣化、軟件算法愈加復(fù)雜和集成度要求更高的趨勢(shì)，在大規(guī)?？?/span>編程器件上設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和測(cè)試導(dǎo)航SoC芯片成為解決方案之一。導(dǎo)航系統(tǒng)SoC芯片設(shè)計(jì)的要求主要有：

①安全性。芯片的所有功能模塊運(yùn)行正常，運(yùn)行機(jī)制透明，可靠性強(qiáng)。

②可配置性。根據(jù)應(yīng)用要求對(duì)硬件進(jìn)行裁減和配置，達(dá)到的功能、功耗和面積比。

③高運(yùn)算能力。具備在特定時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜算法的運(yùn)算能力。

SoC芯片的核心是實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能的微處理器。LEON是一款基于SPARC V8架構(gòu)的開(kāi)源微處理器IP軟核，在VHDL源代碼基礎(chǔ)上，結(jié)合具體需求加入定制的運(yùn)算單元和外設(shè)接口建立SoC系統(tǒng)。在配置靈活的LEON核上運(yùn)行Embedded Linux，提供SoC調(diào)試和測(cè)試的基本平臺(tái)。

1 軟硬件平臺(tái)構(gòu)建

1．1 LEON軟核架構(gòu)簡(jiǎn)介

LEON核心是一個(gè)與SPARCV8兼容的整數(shù)處理單元IU（Integer Unit），LEON2是5級(jí)流水線(xiàn)，LEON3是7級(jí)流水線(xiàn)。LEON包含整數(shù)硬件乘法和除法單元、雙協(xié)處理器接口（FPU浮點(diǎn)處理單元和Co-processor協(xié)處理器），分離的指令和數(shù)據(jù)總線(xiàn)（Harvard結(jié)構(gòu)）。LEON通過(guò)高速的AMBA-AHB總線(xiàn)，指令緩存和數(shù)據(jù)緩存分別和內(nèi)存控制器及高速的外部接口相連傳輸數(shù)據(jù)。低速的AMBA-APB總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)片上外設(shè)的接口，例如定時(shí)器、串口、網(wǎng)絡(luò)接口等。LEON3軟核可配置體系架構(gòu)如圖1所示。

1．2 LEON在SoC芯片開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

LEON軟核最突出的優(yōu)勢(shì)是其良好的可配置性和可移植性，以及遵循GPL許可證協(xié)議的開(kāi)源性。這些特性保證導(dǎo)航系統(tǒng)SoC芯片的安全性，提供良好的性能和靈活的解決方案，也決定了在LEON上進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)移植的特殊性。

1．2．1 開(kāi)源性

基于GPL許可證協(xié)議，LEON非容錯(cuò)版本軟核IP提供VHDL源代碼，僅是容錯(cuò)版本的LEON軟核需要商業(yè)授權(quán)。源代碼公開(kāi)是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)SoC芯片設(shè)計(jì)安全性的前提，同時(shí)也使研究者和從根本上研究軟核的細(xì)節(jié)從而定制滿(mǎn)足具體應(yīng)用的軟核成為可能。與全部源代碼開(kāi)放的LEON相比，Altera的NIOS軟核等其他軟核僅提供若干接口，無(wú)法在更深的軟核層次上進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

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