Aplikacja wspomagająca projektowanie struktury procesorów programowalnych w układach FPGA

Przejście z implementacji systemu na mikroprocesorze do wykorzystania układu FPGA jest często trudne. Zazwyczaj nie opłaca się poświęcenie czasu na przepisanie kodu już zaimplementowanych algorytmów. Skuteczniejszym rozwiązaniem jest przeniesienie samej struktury oryginalnego procesora do wnętrza układu FPGA. Zadanie przeniesienia struktury można częściowo zautomatyzować i przyspieszyć proponując właściwą aplikację wspomagającą. Aplikacja taka mogłaby także być efektywną pomocą dydaktyczną do prezentacji i eksperymentowania na różnych architekturach komputerów. W artykule przedstawiono propozycją właśnie takiej aplikacji.

While improving current projects, transition form microprocessor based system to FPGA is often not straightforward. Time spent on code rewriting is not usually considered cost-effective. It seems to be more effective to implement the structure of a considered processor directly on FPGA and transfer the code unmodified. The task of cloning a real processor into FPGA structure could be partly automated and shortened by the right programming environment. Such environment could also serve as a helpful and efficient teaching tool, allowing students to see architecture at work and experiment with its own modifications. In the paper such an environment is presented. It is partially inspired by LISA project [1], but opposed to that the author tries not to put a user too far away from the resulting code. This environment is rather a time-saving code generator for schematical tasks (Fig. 1). As such, it allows defining the general structure of the resulting Verilog code (Fig. 3) and the parameters for ALU, control unit and bus address space (Figs. 4, 5, 6). Figs. 7 and 8 show examples of the resulting codes. The application is currently mainly used for teaching purposes but is planned to be developed to help in automatic project transformation from microcontrollers to FPGA SoC designs.