找到一台能够同时满足性能、特性和成本要求的处理器不是件容易的事。 Xilinx® MicroBlaze™软处理器提供一个可扩缩的解决方案，不仅全面支持用户定制、具备高面积效率，而且可以针对成本最敏感的设计进行优化。

MicroBlaze v4.00是Xilinx推出的最新版32位软处理器核，利用新的用户可配置硬件选项、改善的调试性能以及完全后向兼容早期型号等优势，将灵活性和易用性提升至新的层次。 本文将介绍如何利用MicroBlaze处理器和获奖的Xilinx Platform Studio嵌入式工具套件，提升基于软件的滤波器设计的性能。

构建您所需要的系统
Xilinx MicroBlaze处理器是基于RISC的、32位可重配置软处理器，可根据不同的外设和存储器配置进行定制。 与在晶体管级在FPGA内实现的硬处理器不同，软核是一个IP块。 MicroBlaze软处理器核已针对我们的FPGA架构进行了优化。 软核设计的诸多优势之一就是高度可配置。 也就是说，用户不必整合所有可用的特性。 与之相反，用户可以禁用不需要的特性，从而节省器件上珍贵的逻辑资源。 因此，有了MicroBlaze解决方案，用户就可以针对应用而调整处理器系统架构。

利用XPS着手设计
Xilinx Platform Studio（XPS）嵌入式工具套件提供了一个集成环境，适用于创建面向MicroBlaze系统的软件和硬件规范流程，如图1所示。 我们将在本文中讨论的MicroBlaze系统采用了浮点有限脉冲响应（FIR）算法，可通过为设计增加浮点单元（FPU）来提升系统性能。

XPS基本系统生成器（BSB）向导帮助用户迅速创建针对现有的或定制开发板的工作系统。 基于用户选择的板，BSB可向用户提供多种选项，以在该板上创建一个基本系统，包括处理器类型、调试接口、高速缓存配置、存储器类型和尺寸以及外设选择等。 对于每个选项，向导中都有预选定的功能默认值。

一旦确定了系统架构，用户就可以生成适用于该系统的虚拟平台软件模型和库。 XPS的一个新特性就是虚拟平台发生器（Virtual Platform Generator），提供生成虚拟MicroBlaze平台模型的能力。 现在，用户不再需要实际制作硬件开发板原型，甚至检查整个硬件开发流程。 有了虚拟平台发生器，用户可以生成系统的软件模型、驱动和库，然后在该模型上编译软件、生成软件配置表和运行软件。

下一步—生成软件应用配置表
现在，用户已经确定了硬件处理器系统，并生成了虚拟模型和软件库。 下一步就是利用XPS或者基于Eclipse的XPS软件开发套件（SDK）工具，开始执行C应用项目。 一旦构建和编译了软件项目，用户就可以运行可执行程序，然后通过调试器工具执行这个应用。

在SDK内生成软件配置表是一个互动过程，并可提供图形化软件配置表视图。 在我们的MicroBlaze设计实例中，核算法环路函数实现一个FIR滤波器功能。 这个小小的代码环将调用浮点库函数，这在调用FIR函数时，会耗用大量CPU时间（如图2所示）。 如何避免调用浮点库？ 可以将其转换为定点运算，但这种运算非常费时间。 还可以选择使用带有FPU的处理器。 该FPU能完成这些计算，从而避免调用库（如图3所示）。

为了便利，新的MicroBlaze v4.00包含了一个集成FPU选项（如图4所示）。 该FPU可处理单精度浮点算法，并与IEEE-754兼容。 通过集成FPU，确保了高性能、短时延和小型化设计。 由于MicroBlaze FPU是MicroBlaze核的另一个可配置特性，所以如果不需要该选项，它也不会占用FPGA中的空间。

现在，来看看如何通过启用这个MicroBlaze FPU来提高FIR滤波器的性能。

救星——FPU
为了进行性能比较，用户应在两种不同配置的MicroBlaze处理器上生成浮点FIR滤波器应用配置表。 图5和图6 中的平坦曲线视图，分别显示了在启用了FPU和未启用FPU的情况下调用主函数所用的时间。 在设计中增加FPU可使这个应用要求的CPU周期从62毫秒缩短至4.7毫秒——性能提升了约13倍。 此外，FIR函数调用也比未启用FPU时快了50多倍。 只要启用MicroBlaze FPU选项，用户就可大幅提升MicroBlaze浮点FIR滤波器的性能。

为了进一步增强系统性能，可以考虑在硬件中实现全部FIR函数，以作为连接至快速单工链路（FSL）接口的辅助引擎。 FSL是一个简单、却功能强大的点到点接口，可将用户开发的协处理器连接至MicroBlaze处理器流水线。 与FPU选项一样， FSL接口是MicroBlaze处理器内的可配置特性。 得益于这种高度可配置性，用户可以根据目标嵌入式应用的实际需要，量身定制处理器系统。这种方式极为灵活，并且，如果用户不需要这些特性，也不会增加成本。

结论
这个MicroBlaze FIR滤波器应用范例演示了如何以最简便的方式，在混合式硬件/软件平台上，实现一种是适用于实现硬件加速的算法，以便进行系统性能评估。 利用Xilinx Platform Studio嵌入式工具套件，用户可以生成周期精确型软件模型，并可生成在完全定制的虚拟系统上运行的软件的性能配置表。 用户可以迅速调节处理器架构和系统架构的性能，从而实现性能和硬件资源的最优均衡。

了解MicroBlaze软处理器核方面的更多信息，请登录：www.xilinx.com/cn/microblaze.

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