这是第二部分，介绍了OpenMIPS实践版的主要特点、结构、文件组织，同时以OpenMIPS实践版为核心，搭建了一个小型的SOPC，该SOPC具有SDRAM控制器、GPIO控制器、flash控制器、UART控制器等，可以满足我们的验证需要。
1 OpenMIPS实践版主要特点
相对OpenMIPS教学版而言，OpenMIPS实践版最大的特点是引入了Wishbone总线接口，其接口如下图所示：
各接口描述如下表所示：
| 序号 | 接口名 | 宽度（bit） | 输入/输出 | 作用 |
| 1 | rst | 1 | 输入 | 复位信号，高电平有效 |
| 2 | clk | 1 | 输入 | 时钟信号 |
| 3 | iwishbone_o | 输出 | 指令wishbone总线的输出信号 | |
| 4 | iwishbone_i | 输入 | 指令wishbone总线的输入信号 | |
| 5 | int_i | 8 | 输入 | 中断信号 |
| 6 | SI_TimerInt | 1 | 输出 | 时钟中断信号 |
| 7 | dwishbone_o | 输出 | 数据wishbone总线的输出信号 | |
| 8 | dwishbone_i | 输入 | 数据wishbone总线的输入信号 |
其中iwishbone_o、dwishbone_o的类型定义如下： type wishbone_host_out_type is record address : std_logic_vector(31 downto 0); data : word; we : std_logic; sel : std_logic_vector(3 downto 0); stb : std_logic; cyc : std_logic; ack : std_logic; end record;
iwishbone_i、dwishbone_i的类型定义如下： type wishbone_host_in_type is record data : word; ack : std_logic; end record;
这都是符合Wishbone总线规范的，读者可以搜索一下Wishbone总线规范的文档（在本文中会给出OpenMIPS的下载地址，其中有一篇文档《OpenMIPS快速入门手册（实践版）》就在附录中包含了Wishbone总线的介绍）。 OpenMIPS支持8个外部输入中断，通过int_i接口输入。 OpenMIPS内部结构如下图所示，可见内部包含一个整数单元IU、一个除法单元Div、一个寄存器文件单元Regfile，这三个单元分别对应iu.vhd、div.vhd、regfile.vhd三个源文件，其中IU内部实现了五级整数流水线，Div模块实现了32位整数除法，采用的是试商法，Regfile实现了32个32位整数寄存器。此外还有OpenMIPS.vhd文件实现了顶层模块OpenMIPS。
2 OpenMIPS实践版文件目录
OpenMIPS实践版的文件目录如下：
各个文件夹具体说明如下：
- rtl
所有OpenMIPS实践版的源代码文件在该文件夹下，包括流水线文件iu.vhd、除法模块 div.vhd、寄存器文件Regfile.vhd、顶层文件OpenMIPS.vhd、宏定义文件stdlib.vhd
- min_sopc
包括多种IP核：GPIO、UART、SDRAM控制器、flash控制器、Wishbone总线互联矩阵等，以及一个用来测试OpenMIPS的最小SOPC的顶层文件OpenMIPS_min_sopc.vhd，在其中例化上述IP核，通过Wishbone总线互联矩阵与OpenMIPS连接在一起，形成一个SOPC。关于该SOPC的结构在后会有介绍。此处的各种IP核都是从OpenCores下载的，均符合Wishbone总线接口规范。
- tools
包含与具体评估板有关的一些工具，笔者主要是使用Altera的DE2作为评估板，所以tools下有一个Altera/DE2的目录，其中包含DE2的DE2_control_panel这个工具软件，可以通过该软件读写DE2上的flash芯片。
该目录下还包括一个BinMerge.exe软件，该软件在BootLoader、SimpleOS的实验中会有作用，用来将BootLoader、SimpleOS产生的二进制文件合并在一起，具体作用会在后面的博文中介绍。
- doc
包含一些说明文档，具体有：《MIPS32指令集》、《MIPS Architecture for Programmers Volume III》、《OpenMIPS快速入门手册（实践版）》、《10天实现处理器——OpenMIPS成长记》，以及min_sopc文件夹下各种IP核的说明手册。
- asm_test
包含几个测试程序，均使用汇编编写，分别用来测试GPIO、UART、SDRAM，以及一个综合程序。该综合程序由BootLoader、SimpleOS组成，用来模拟一个操作系统的启动。在本次博文系列的第三部分“在DE2上验证OpenMISP”就以这个综合程序为例。
3 OpenMIPS_min_sopc
OpenMIPS只是一个处理器核，为了能够具有实际作用，还需要提供必要的组件，通过这些组件的配合，完成特定功能。 根据具体的评估板DE2所具有的硬件资源，我们添加了GPIO控制器、UART控制器、SDRAM控制器、flash控制器，通过Wishbone总线互联矩阵wb_conmax与OpenMIPS 通信，从而形成一个小型的SOPC，结构如下图所示：
这些IP核都是从OpenCores上下载的，需要根据具体评估板的情况进行设置，比如笔者根据DE2的具体情况进行例化，将SDRAM例化为16bit宽度数据总线。此外，在笔者的实验中，将GPIO口的输出设置为32个，连接到DE2上的4个7段数码管。
OpenMIPS的数据总线接口连接到Wishbone总线互联矩阵的主接口0（即m0），OpenMIPS的指令总线接口连接到Wishbone总线互联矩阵的主接口1（即m1），SDRAM控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口0（即s0），UART控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口1（即s1），GPIO控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口2（即s2），FLASH控制器连接到Wishbone总线互联矩阵的从接口3（即s3），所以各个外部设备的寻址空间如下：
- SDRAM：0x00000000-0x0fffffff
- UART：0x10000000-0x1fffffff
- GPIO：0x20000000-0x2fffffff
- FLASH：0x30000000-0x3fffffff
SDRAM需要在使用前进行初始化，其输出sdram_init_done可以用来指示是否初始化完毕，将该输出送到GPIO控制器，作为一个输入，这样OpenMIPS就可以通过读取GPIO的输入，判断SDRAM是否初始化完毕。
DE2评估板的flash是nor格式的，所以，可以将flash作为启动盘，在笔者的实验中，OpenMIPS从flash读取第一条指令，也就是启动后从0x30000000处取指。这是与教学版不同的，教学版是从0x0处开始取指。
各个IP核的使用手册在doc目录下都有提供。
OpenMIPS实践版可以在http://bbs.eetop.cn/forum-257-1.html下载