Leon2處理器IP核技術(shù)（三）

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(duì)Unix)、GDB的GDB-TK圖像前端(僅對(duì)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(duì)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(cè)和leon DSU Monitor用戶手冊(cè)。

4 Leon2的應(yīng)用

Leon2在國(guó)內(nèi)外都有應(yīng)用。

國(guó)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(cè)試)等方面的產(chǎn)品。這里簡(jiǎn)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(duì)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(guó)內(nèi)，航天部771所和中科院國(guó)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(guó)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(guó)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(duì)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