Chapter 16: 国产FPGA之8051内核介绍

发表于 2012/4/15 9:57:10 阅读（6691）

第十六章

国产FPGA之8051内核介绍

如果国产FPGA价格上没有绝对的优势，如果国产FPGA他没有8051内核的话，我们学这个玩样干嘛？搞国产FPGA不就是为了8051内核嘛？集成单片机与8051内核，对于低端场合，单芯片完成设计，在价格和性能上达到一个比较客观的平衡。相信如果国产FPGA继承51内核与FPGA，能够在性能上更稳定提升，在价格上客观，肯定会收到国内低端应用的亲睐—不被嘲笑的梦想是不值得去实现的！

本来我又想直接开始设计工程验证了，可是发现这个国产FPGA的MSS还是有点深度的，至少一点点。没办法，由于篇幅的原因，想把这个东西讲清楚吧，省的以后麻烦！

国产FPGA 的亮点无非就是这个8051内核嘛，有了这个东西，我们就不用再CPLD+STC来实现逻辑+cpu的设计了。讲了那么多章，终于开始了核心部分，KB啊。。。

一、8051内核介绍

1、8051内核的特性

1、8051内核，CPU 即MSS硬核，具有以下特性：

（1）精简指令集，12倍于标准8051的MIPS，频率最高可达150MHz

（2）兼容标准8051的指令系统

（3）硬件支持乘法，除法指令

（4）支持扩展指令：MOV A, ACC

（5）片上调试系统OCDS，支持JTAG在线调试

（6）支持16位乘法，32/16位除法硬件

（7）8个外部中断，内外共13个中断源

（8）77个SFR

（9）支持高达8MB程序/数据存储

（10）32KByte单端口存储器SPRAM＋4KByte双端口DPRAM（一端连Fabric，另外一端连MSS）

（11）3个16定时时器，1个16位硬件看门狗，1个I2C接口，1个SPI接口， 2个全双工异步串行接口

（12）基于MSS的在系统编程、在系统多配置、在系统在线更新

2、8051内核重配置

这个8051内核没有包括flash，跟我们平时用的有点不一样，但是我们的国产FPGA内部有flash，这跟fpga是共用的。通过地址映射，来配置8051内核，实现MSS系统重配置。

8051上挂着一片32KB的SPRAM，用于运行8051的程序（也包括扩展的xdata数据存储）。换句话说，如果用户使用这个SPRAM运行8051，则其程序代码和数据变量的最大存储量不能够超过32KB，当然对于更大存储量的需求可以通过外扩SRAM实现。SPRAM是易失存储器，下电后存储的代码数据都会丢失。那这里的8051若仅仅靠SPRAM不就无法实现程序的下电存储了？

当然，8051的程序其实通常存储在FPGA集成的一片Mbit的SPI Flash中，上电后8051会首先将这片Flash中的程序完全映射到SPRAM中运行。再说那个4KB的DPRAM，说没用也没用，但真用起来还真是相当实用。因为这个DPRAM相当于一个双口RAM，8051和FPGA逻辑分别占用一组读写端口，这可以方便用户的8051和FPGA之间进行较大吞吐量的数据传输。此外，DPRAM下面还有一条8051与FPGA直接连接的EMIF总线，这是一组标准的存储器扩展总线（可寻址23条地址线），就像Altera SOPC下的Avalon-MM，他的用处我就不多费口舌。