PicoBlaze性能
表12-4列出了PicoBlaze微控制器在不同的FPGA系列和不同的速度等級的器件中能達到的最高頻率。通常情況下，如果對性能要求不是太高，最好是讓PicoBlaze在低頻下工作，因為它所處理的外設一般為低速裝置，例如，串行通信，按鍵等。另外，低頻工作也會減少等待周期，降低系統功耗。
12.4 PicoBlaze在FPGA設計中的應用
PicoBlaze以三種方式提供給設計者使用，包括VHDL源碼、Verilog源碼和黑盒子。ISE6.1及以上版本均可以支援。下面主要介紹VHDL源碼的設計流程，關于Verilog和黑盒子方式，請參閱Xilinx相關文檔。
PicoBlaze的VHDL源檔案是KCPSM3.VHD，它支援XST綜合和ModelSim仿真，也可以應用其他綜合和仿真工具。建議設計者不要以各種方式更改源碼。
KCPSM3.VHD子產品component聲明以及例化如下，KCPSM3包括ALU、寄存器、暫存器等，但是不包括指令存儲器。
由于KCPSM3不包括指令存儲器，是以需要另外建立指令存儲器，并将指令存儲器與KCPSM3連接配接。指令存儲器component和例化方式如下所示。
PicoBlaze的彙編源程式的擴充名為psm，其程式存儲器的檔案名由彙編源檔案名決定，如果彙編源檔案名為my_rom.psm，經過PicoBlaze編譯後産生的程式存儲器的VHDL的檔案名即為my_rom.vhd，其中的RAM被.psm檔案初始化，将這個檔案與KCPSM3連接配接，即可實作完整的PicoBlaze系統。
12.5 PicoBlaze開發工具
PicoBlaze開發工具主要有三個：Xilinx KCPSM3、Mediatronix pBlazIDE和Xilinx System Generator，如表12-5所示，本節主要介紹Xilinx KCPSM3 和Mediatronix pBlazIDE。
12.5.1 KCPSM3開發工具
一、 編譯器
KCPSM3編譯器是一個簡單的DOS可執行程式，還有三個臨時檔案。将KCPSM3.EXE、ROM_form.vhd、ROM_form.v和ROM_form.coe四個檔案拷貝到工作目錄。源程式可以用任何文本編輯器編輯，其擴充名為.psm。注意：檔案名不超過7個字元。DOS指令如下：
kcpsm3 [.psm]
二、 編譯錯誤
KCPSM3編譯過程中，如果程式有錯誤，會在DOS視窗顯示，然而由于編譯比較快，很難看清錯誤資訊，是以KCPSM3提供一個指令，可以将錯誤資訊寫入一個文本檔案。
kcpsm3 [.psm] > screen_dump.txt
三、 輸入輸出檔案
KCPSM3編譯器包括4個輸入檔案和15個輸出檔案，如圖12-24所示。
12.5.2 Mediatronix pBlazIDE 開發工具
Mediatronix pBlazIDE 軟體界面如圖12-25 所示，它是一個免費的圖形化的內建開發環境，它包括的特性介紹如下。
圖12-25 Mediatronix pBlazIDE 軟體界面
文法彩色高亮顯示。
指令集仿真（ISS）。支援斷點、寄存器視窗、存儲器視窗。
源代碼格式化。
KCPSM3-to-pBlazIDE 導入功能/文法轉換。
支援HTML 輸出，包括彩色高亮顯示。
此工具可以從http://www.mediatronix.com/pBlazeIDE.htm 下載下傳。
一、 設定pBlazIDE
pBlazIDE 支援4 個PicoBlaze 版本，如圖12-26 所示。對于Spartan-3、Virtex-2、Virtex-2 Pro 和Virtex-4/5/6 選擇Settings→Picoblaze 3。
圖12-26 設定pBlazIDE 的PicoBlaze 版本
二、 将KCPSM3 代碼導入pBlazIDE
如圖12-27 所示，由于KCPSM3 源碼與pBlazIDE 源碼存在差異，是以當用pBlazIDE進行代碼調試時，需要應用導入指令File→Import 進行轉換，如圖12-28 所示。
圖12-27 KCPSM3 源碼與pBlazIDE 源碼的差別
圖12-28 将KCPSM3 代碼導入pBlazIDE
KCPSM3 源碼與pBlazIDE 源碼的差異如表12-6 所示。
三、 PicoBlaze代碼模拟
在pBlazIDE開發環境中，開發者可以對應用程式代碼進行模拟運作，可以設定斷點，觀察寄存器、存儲器、暫存器的内容，也可以監控輸入/輸出口以及标志位的狀态。這一步驟與常用的Keil51等模拟器相似，不再詳述。
12.6 PicoBlaze設計開發包
一個PicoBlaze設計主要包含兩個部分，分别是控制器硬體部分和控制器軟體彙編源程式。Xilinx的KCPSM3開發包中主要包括如圖12-29所示内容，下面分别就每個部分進行簡單介紹。
Assembler檔案夾包括KCPSM3編譯器、HDL格式的Picoblaze程式存儲器檔案ROM_form.v/ROM_form.vhd、BRAM資料檔案ROM_form.coe，另外還有一個清除中間檔案的批處理檔案cleanup.bat。
DATA2MEM_assistance檔案夾中的檔案用來更新FPGA的BIT配置檔案。在進行基于PicoBlaze的FPGA開發時，PicoBlaze的硬體一般不需要頻繁改動，而其psm軟體則需要進行多次修改調試，如果psm軟體每改一次，就對整個設計進行一次布局布線，就需要花費較多的調試時間，特别是當使用較大規模的FPGA 時，布局布線時間特别長。為了解決這個問題，Xilinx開發了DATA2MEM工具，使用它可以在不進行布局布線操作的情況下，更新bit檔案，這極大地節省了調試時間。詳細的使用方法請參考其中的TXT 說明文檔。
圖12-29 KCPSM3 開發包
JTAG_loader 檔案夾中的檔案講述了如何用JTAG 下載下傳電纜更改PicoBlaze 的程式存儲器的内容，而不需要重新運作布局布線。詳細使用方法請參考其中的JTAG_loader_quick_guide.pdf 檔案。
VHDL 檔案夾包含了KCPSM3.vhd 的微控制器硬體描述檔案以及一個序列槽相關檔案。
Verilog 檔案夾包含了KCPSM3.V 的微控制器硬體描述檔案以及一個序列槽相關檔案。
KCPSM3 開發包中的KCPSM3_Manual.pdf 檔案為Picoblaze 的應用手冊，UART_Manual.pdf 檔案為用Picoblaze 實作序列槽通信的應用手冊，UART_real_time_clock.pdf 檔案為一個用PicoBlaze 實作的時鐘描述檔案，kcpsm3.ngc 為PicoBlaze 的網表檔案。另外，讀者還可以從Xilinx 的官方網站下載下傳更多的Xilinx 驗證過的參考設計和應用文檔，包括xapp213、xapp387、xapp374、xapp627、ug129 等。