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優(yōu)異的可配置性

LEON軟核通過(guò)集成一套豐富的接口和運(yùn)算單元IP庫(kù)，根據(jù)具體要求來(lái)達(dá)到性能、功耗和面積的平衡和優(yōu)化的目的。

①軟核IU可配置參數(shù)包括流水線的深度、地址和數(shù)據(jù)高速緩存（Cache）。另外，常用指令及指令序列可以根據(jù)定制的硬件進(jìn)行優(yōu)化；在設(shè)計(jì)或配置新運(yùn)算單元后能夠?qū)χ噶罴M(jìn)行擴(kuò)展。在導(dǎo)航系統(tǒng)SoC芯片設(shè)計(jì)中，通過(guò)配置LEON的整數(shù)硬件乘除法單元以實(shí)現(xiàn)較高的運(yùn)算性能；而在其他某些使用軟件乘除法，即滿足要求的應(yīng)用中無(wú)需配置，以降低功耗和優(yōu)化芯片面積。

②外圍設(shè)備接口硬件通過(guò)掛載AMBA總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。LEON3的AMBA-AHP總線上能夠靈活選擇集成opencores的以太網(wǎng)控制器和GRETH以太網(wǎng)控制器中的任意一個(gè)。針對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)中常見的1553總線接口設(shè)備，在LEON中通過(guò)配置GR1553單元完成1553總線到AMBA-AHB總線的轉(zhuǎn)換，為1553總線設(shè)備的集成提供了方便。

③硬件加速單元（如特定加密算法、數(shù)字信號(hào)處理單元和浮點(diǎn)處理單元）根據(jù)需求集成。

優(yōu)異的可配置性帶來(lái)了硬件設(shè)計(jì)極大的靈活性，也為嵌入式操作系統(tǒng)的移植帶來(lái)了一定難度（特別是在擴(kuò)展了指令集的情況下）。考慮到進(jìn)行性能測(cè)試的完整性和靈活性，LEON3軟核在本項(xiàng)目中的配置方案如圖2所示。（詳細(xì)配置參數(shù)未列出）

1．2．3良好的可移植性

LEON軟核通過(guò)層次度分明的VHDL模型實(shí)現(xiàn)。通過(guò)VHDL中特定的配置接口，LEON核的關(guān)鍵參數(shù)（例如修改Cache的大小和組織方式，乘法器的生成，速度、芯片面積的調(diào)整以及容錯(cuò)方案的選擇）都能夠靈活設(shè)置和移植；而唯一使用專用技術(shù)的模型是內(nèi)存宏模塊。這一部分的設(shè)計(jì)采用了加上中間交互層接口的方式，因此移植的工作僅需重新編寫中間交互層接口。導(dǎo)航系統(tǒng)中包括單次濾波在內(nèi)的大量算法經(jīng)過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)后需集成在LEON中，根據(jù)LEON特定的配置接口即可實(shí)現(xiàn)集成和SoC系統(tǒng)移植。在本硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，針對(duì)特定硬件開發(fā)板，通過(guò)修改頂層module文件設(shè)置以及更新引腳配置，即可完成硬件設(shè)計(jì)的移植工作。

目前，LEON在研究領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，特別是作為軟核嵌入在可編程器件中，作為構(gòu)建SoC芯片的控制和運(yùn)算中心。LEON軟核的容錯(cuò)版本也已經(jīng)用在了空間站上。在本導(dǎo)航系統(tǒng)SoC芯片項(xiàng)目中，選擇了開源且配置靈活的LEON硬件平臺(tái)和Linux軟件平臺(tái)，并且在初期測(cè)試中表現(xiàn)出良好的性能。在本驗(yàn)證平臺(tái)上，SoC系統(tǒng)需要以太網(wǎng)接口、1553總線接口、串口、通用I／O口以及調(diào)試單元，具體配置方案如圖3所示。

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