Współczesne układy FPGA oferują konstruktorom tak duże zasoby logiczne, że możliwa jest implementacja w nich kompletnych mikrokontrolerów i mikroprocesorów oraz współpracujących z nimi cyfrowych bloków peryferyjnych. Jednym z najpopularniejszych mikroprocesorów przeznaczonym do implementacji w układach PLD (CPLD i FPGA) firmy Xilinx jest 8-bitowy PicoBlaze. Jest on dostępny w postaci IP core´a napisanego w dwóch najpopularniejszych językach opisu sprzętu: VHDL oraz Verilogu.

Czytelnicy dowiedzą się z książki w jaki sposób można implementować IP core´y (w obydwu wersjach: VHDL i Verilog) w układach FPGA, jak przygotować programy dla mikroprocesora zaimplementowanego w FPGA, jak symulować i testować jego działanie, jak konfigurować FPGA i jak optymalizować projekty implementowane w tych układach.

Książka jest przeznaczona dla studentów wyższych uczelni technicznych, konstruktorów urządzeń elektronicznych chcących poznać nowoczesne technologie projektowania i implementacji projektów cyfrowych, a także wszystkich elektroników chcących poszerzyć swoją wiedzę o zagadnienia ocierające się o awangardę współczesnej elektroniki.

Rozdziały:

1. Pierwsze spotkanie z mikroprocesorem PicoBlaze     13
1.1. Co to jest PicoBlaze     14
1.1.1. Wyprowadzenia mikroprocesora PicoBlaze  16
1.1.2. Dołączenie pamięci programu     17
1.1.3. Opis plików źródłowych     17
1.2. Pierwszy projekt     20
1.3. Asembler     26
1.3.1. Opis programu kcpsm3.exe     26
1.3.2. Składnia programu asemblerowego  27
1.3.3. Lista rozkazów PicoBlaze     28
1.4. Symulacja  31
1.5. Implementacja  34
1.5.1. Podsumowanie implementacji projektu     45
1.5.2. Przeprowadzenie symulacji  46
1.6. Podsumowanie     48

2. Instrukcje mikroprocesora  49
2.1. PicoBlaze i wykonywanie instrukcji     50
2.1.1. Instrukcja LOAD  50
2.1.2. Instrukcja skoku JUMP     50
2.1.3. Podprogramy     51
2.1.4. Operacje logiczne     52
2.1.5. Przesunięcia     54
2.1.6. Podstawowe operacje arytmetyczne     55
2.2. Procedury operacji arytmetycznych  57
2.3. Dokładne odmierzanie czasu za pomocą programu w asemblerze     61
2.4. Symulator pBlaze IDE     63
2.4.1. Definiowanie portów     66
2.4.2. Przebieg symulacji     68
2.5. Podsumowanie     70

3. Porty wejścia i wyjścia  71
3.1. Instrukcje portów wejścia i wyjścia  72
3.2. Porty zewnętrzne  73
3.3. Implementacja portów w językach HDL     74
3.4. Obsługa styków mechanicznych poprzez porty  83
3.5. Testbench i symulacja  89
3.6. Weryfikacja poprawności opisu i wyników symulacji  93
3.7. Podsumowanie     96

4. Podręczna pamięć RAM  97
4.1. Instrukcje obsługi podręcznej pamięci RAM  98
4.2. Przykładowe zastosowania podręcznejpamięci RAM     99
4.2.1. Programowa realizacja stosu  99
4.2.2. Programowe realizacje tablicy typu „look up”     100
4.2.3. Realizacja pamięci kolejkowej FIFO     101
4.3. Podłączenie interfejsu UART do PicoBlaze  101
4.4. Wysyłanie komend do mikrokontrolera przez UART     110
4.5. Symulacja  126
4.6. Podsumowanie  132

5. Przerwania    133
5.1. Instrukcje obsługi przerwania  134
5.2. Przykładowa obsługa przerwania  136
5.2.1. Symulacje     145
5.2.2. Zastosowanie modułu licznika     146
5.3. Inne zastosowania przerwań     146

6. PicoBlaze i JTAG     147
6.1. Programowanie pamięci programu     148
6.1.1. Programowanie za pomocą interfejsu JTAG poleceniem użytkownika     150
6.1.2. Zmiana kodu programu PicoBlaze przez interfejs JTAG     155
6.2. Debugowanie PicoBlaze poprzez interfejs JTAG  157
6.3. Projekt własnego modułu JTAG  164
6.4. Pliki BSDL  174
6.5. Pliki SVF     176
6.5.1. Instrukcje w plikach w formacie SVF  177
6.5.2. Plik SVF do sprawdzenia zaprojektowanego interfejsu JTAG w PicoBlaze  181
6.5.3. Program iMPACT w trybie komend     181
6.6. Podsumowanie  182

7. Urządzenia peryferyjne   183
7.1. Obsługa wyświetlaczy     186
7.2. Obsługa interfejsu PS/2     195
7.3. Obsługa kart SD (MMC) poprzez interfejs SPI  205
7.4. Podsumowanie  212

8. Magistrala systemowa   213
8.1. Magistrala Wishbone     214
8.1.1. Rodzaje połączeń  214
8.1.2. Wyprowadzenia sygnałów  216
8.1.3. Cykle dostępowe  219
8.2. Interfejs I2C  220
8.2.1. Połączenie z PicoBlaze  220
8.2.2. Programowanie     225
8.3. Zewnętrzny zegar czasu rzeczywistego     229
8.4. Podsumowanie  234

9. Rozszerzenia   235
9.1. Zwiększanie pamięci podręcznej RAM     236
9.2. Połączenie dwóch procesorów PicoBlaze  239
9.3. Opcje kompilacji i syntezy PicoBlaze  245
9.4. Symulacja po syntezie     247
9.5. Podsumowanie  248

Dodatki   249
Dodatek A. Opis instrukcji asemblera PicoBlaze     250
Dodatek B. Zestawienie wyników implementacji projektów przedstawionych w książce     269
Bibliografia 272