使用LX9開發板對兼容ARM9處理器的開源軟核進行Dhrystone Benchmark測試(上)

　　LX9開發板由安富利設計生產，體積小，便于攜帶。一端是普通的USB接口，可以插入筆記本或臺式機，用ISE編程，下載到FPGA上。另外，為了便于調試，在另外一端也配備了USB的Type B接口，通過連接線，連到電腦后，可以實現USB轉串口的功能。所以，筆者現在的開發就是通過在兩個連接線把這塊開發板與電腦的兩個USB串口連接起來，一端是用來FPGA編程的，一端是串口調試的。接下來，筆者想與讀者分享下如何使用這款兼容ARM9處理器的CPU內核進行Dhrystone Benchmark的測試。

　　首先，針對Spartan 6 LX9這塊開發板新建FPGA project，須在Family中選擇Spartan 6，在Device中選擇XC6SLX9，在Package中選擇CSG324，在Speed中選擇-2，如圖2所示。　　

 

　　新建工程后，我們就可以增加頂層文件，以及各種設計文件。下面是筆者做Dhrystone Benchmark的工程結構圖。如圖3所示，這個工程采用的是XC6SLX9-2CSG324，完全符合開發板中的FPGA設定。它有一個頂層文件: dhry_top(dhry_top.v)，這個頂層文件涵蓋了幾個基本模塊。這些基本模塊有：u_pll模塊(負責生成時鐘);u_arm9模塊：這就是兼容ARM9處理器內核;u_rom模塊：存儲處理器運行指令的ROM;u_ram模塊：處理器運行需要的RAM;u_uart模塊：一個簡單的串口生成模塊;dhry_top.ucf：整個工程的管腳約束文件。

　　首先介紹u_arm9-arm9(arm9.v)，這是筆者設計的兼容ARM9處理器的CPU內核。它設計簡單，易于集成到自己的設計當中，下表是它的接口列表。

　　為了讓它工作起來，必須為它配備ROM提供執行的指令，配備RAM提供運行的空間。下面是它的簡單的ROM和RAM模型。

　　這兩個模型非常簡單，容易采用FPGA內部的Block RAM來實現。ISE為我們準備了非常好的生成IP的工具——CORE Generator，只要我們選擇Project-> New Source即可調出下面的界面。選擇IP(CORE Generator & Architecture Wizard)，可以生成本次Dhrystone Benchmark測試需要的三個IP: PLL、ROM、RAM。

　　具體的生成過程，大家可以自己摸索。下面通過頂層dhry_top.v來看看，這三個IP和uart模塊是如何合并一起實現Dhrystone Benchmark測試的。