PicoBlaze是8位微處理器，在Xilinx公司的Virtex、Spartan-II系列以上FPGA與CoolRunner-II系列以上的CPLD器件設(shè)計中以IP核的方式提供，使用是免費的?。

常見的版本有KCPSM3和KCPSM6。其中KCPSM支持7系列的Xilinx FPGA。

PicoBlaze非常小，只有一個VHDL/Verilog文件，KCPSM6在FPGA中只需要26塊邏輯單元Slice，每個指令都可以再2個時鐘周期內(nèi)完成，在Spartan-6中可以達(dá)到105MHz時鐘頻率（-2速度等級），在Kintex-7（-3速度等級）中能到達(dá)238MHz。它能提供兩個寄存器Bank，每個Bank有16個寄存器。

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另外

很多時候我們用FPGA的HDL語言很難實現(xiàn)某些功能，但是用軟件方式就比較容易，但是我們又不希望花很多硬件資源去搭建一個嵌入式系統(tǒng)，比如基于MicroBlaze的系統(tǒng)。這樣，我們就可以使用輕量級的PicoBlaze實現(xiàn)。

通常使用匯編語言寫PicoBlaze程序，以KCPSM6為例，我們基于它的指令集可以很方便實現(xiàn)一些簡單的程序，指令集如下：

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Xilinx提供了相應(yīng)的匯編器，可以生成帶指令數(shù)據(jù)的ROM的VHDL/Verilog代碼，也可以生成HEX文件供動態(tài)加載到RAM。
下面介紹開發(fā)流程，我們以一個簡單的開關(guān)輸入LED輸出為例，之后我們會介紹簡單的流水燈以及中斷。

首先，我們?nèi)ilinx官網(wǎng)下載所需的KCPSM6的相關(guān)文件以及輔助程序。

本文基于ZedBoard進(jìn)行試驗，所以只需要下載PicoBlaze for UltraScale, 7-series, 6-series FPGAs 即可。下載后解壓出來，會有很多實例，JTAG_Loader以及kcpsm6.exe匯編器等。

以下是匯編器的功能圖：

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一般情況下，我們的處理器系統(tǒng)如下所示：

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Kcpsm6處理器核與rom相連，rom中裝載我們的編譯后的代碼數(shù)據(jù)。這兩個模塊都是通過工具生成，不過我們的程序還是需要寫匯編代碼實現(xiàn)。

Kcpsm6外部信號很少，常用的就是in_port和out_port，地址線和bram_enable以及instruction信號與rom相連，在不使用中斷和休眠信號的情況下將interrupt和sleep拉低即可。Clk連接在FPGA外部輸入的時鐘引腳上，我們這里是Y9（100MHz）。
本文使用Verilog語言實現(xiàn)硬件邏輯。

創(chuàng)建一個基于ZedBoard的xc7z020-2clg484的工程。

建立一個頂層文件top.v，參照下載的文件夾中的Verilog目錄中的kcpsm6_design_template.v，添加處理器核的例化

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添加內(nèi)部信號

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另外，由于我們暫時沒用到中斷和休眠，將kcpsm6_sleep和interrupt拉低

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我們再加入ROM的例化

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將其中的改成后面匯編主程序文件名一樣的名稱。由于我們使用的Zedboard是7系列的FPGA，故將上面的C_FAMILY的V6改成7S。

之后我們定義DIP開關(guān)作為輸入管腳，并將內(nèi)部In_port信號與其相連，定義輸入管腳為LED，并將out_port信號與其相連。

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現(xiàn)在，我們可以編寫匯編程序了。這里先寫一個最簡單的程序，只是將輸入端口01與輸出端口01直接相連。
;8個LED
constant led_port,01
;8個DIP開關(guān)
constant dip_port,01

start: input s0,dip_port
output s0,led_port
jump start

使用對其進(jìn)行編譯，輸入文件名回車，我們看到產(chǎn)生了4個文件

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其中生成的.v是我們現(xiàn)在需要的，也就是含指令的ROM的Verilog代碼，.hex文件是后面我們通過JTAG_LOADER動態(tài)修改程序時候需要的。
將產(chǎn)生的.v文件連同kcpsm6.v一起拷貝到ISE項目下，并編寫UCF文件進(jìn)行管腳和電平約束。

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綜合，生成比特流之后，將top.bit用IMPACT下載到FPGA，就可以運行了。

下面我們換成流水燈的匯編程序。
;8個LED
constant led_port,01
load s0,01
output s0,led_port
start: call delay1s
SLA s0
;output s0,led_port
jump start
delay1s:
load s1,FF
call delay1
sub s1,01
output s1,led_port
jump c,delay1s
return
delay1:
load s2,FF
call delay2
sub s2,01
jump c,delay1
return;
delay2:
load s3,FF
call delay3
sub s3,01
jump c,delay2
return;
delay3:
load s4,04
sub s4,01
jump c,delay3
return;

這次我們編譯后，使用JTAG_LOADER下載，不需要改變硬件配置。為了讓JTAG_LOADER正常加載運行所需的dll，我們使用ISE Design Suite 64 Bit Command Prompt啟動命令行，cd到JTAG_LOADER路徑

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因為本文PC為win7 x64，故使用JTAG_Loader_Win7_64.exe，過程如下

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對于中斷的測試，我們首先需要開啟硬件中的中斷連接，我們添加一個input輸入，UCF中連接到按鍵上，并將處理器核的interrupt信號連接到int，interrupt_ack信號是在進(jìn)入中斷服務(wù)程序前的響應(yīng)信號，這里沒有使用。由于picoblaze只提供一個中斷輸入，要實現(xiàn)多級中斷，需要自己在FPGA中實現(xiàn)對應(yīng)邏輯。

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然后我們修改匯編程序，首先開啟中斷ENABLE INTERRUPT，然后在結(jié)尾加上中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序會自動關(guān)閉中斷，跳出時候再恢復(fù)。

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以下參考

中斷時序圖

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完整的中斷程序，中斷修改了s7寄存器的值，使得流水燈由兩個燈變成一個燈：
;8個LED
constant led_port,01

ENABLE INTERRUPT
load s7,03
main: load s0,s7
load sA,00
output s0,led_port
start: load s1,0F
call delay1s
SLA s0
compare s0,00
jump z,main
output s0,led_port
jump start
delay1s:
load s2,FF
call delay1
sub s1,01
COMPARE sA,s1
jump c,delay1s
return
delay1:
load s3,FF
call delay2
sub s2,01
COMPARE sA,s2
jump c,delay1
return
delay2:
load s4,04
call delay3
sub s3,01
COMPARE sA,s3
jump c,delay2
return
delay3:
sub s4,01
;COMPARE sA,s4
jump nc,delay3
return

;interrupt service routine
isr: load s7,01
returni ENABLE
address 3FF
JUMP isr