从头构建复杂的实时嵌入式系统既耗时，效率又低。如果硬件、软件、固件、RTOS(实时操作系统)集成和软件驱动器均为全新产品，其功能和可靠性未经实际应用验证，有谁愿意花功夫去调试它们呢？工程师在设计和调试过程中喜欢把变量分离出来，一个个地进行修改，但要想迅速取得进展，所使用的组件一开始就必须得心应手。从工程安排上讲，从布线到返回头一块原型板通常需要好几周的时间，在此期间，软件和固件工程师只能尽力为并不存在的平台开发代码和驱动器。

假如利用现成组件构建一个临时的初始系统，情况也好不了多少，因为工程师必须要把各个系统部件组合在一起，而这些部件很可能来自不同的供应商。在出现问题时，有可能是用户自己的系统的原因，也有可能是供应商的组件有问题，而且系统的成本也很难控制。

现在，已经有厂商推出了基于灵活、可编程平台的嵌入式开发套件，包括硬件、软件、JTAG探针、通信电缆和预先经过验证的一些参考设计。智能工具、IP和专为功能丰富的硬件开发板(评估板、参考板或演示板)编写的参考设计，能缩短嵌入式开发的周期。工程师就无须费神寻找因焊接不当、白线断裂或软件驱动程序与规格所要求的IP外设不相符而带来的问题。软件/固件团队就可以在首次提交定制硬件板之前，早早动手编写代码，并对其进行测试和调试。赛灵思公司的MicroBlaze开发套件(Spartan-3E 1600E版)就是这样一套开发工具，不但具有灵活性、集成度高的优点，而且价格低廉，如图所示。

图 MicroBlaze开发套件

软处理和可定制IP的优点

为尽可能地满足项目要求，工程师需要多种选项及灵活性。通过可编程平台和创新型工具，工程师可以手动设置嵌入式设计的功能、面积、费用和性能，使其达到最佳状态。在把定制的硬件从商店买回家之前，可以对灵活的软处理器核进行实例化、定制IP、优化硬件的性能，还可在一个开发板上对软件进行验证。

Spartan系列FPGA支持32位RISC MicroBlaze软处理器，可以随意将处理器实例化，并且可以在设计中随时对更新、更改、或整个新处理器核进行实例化，甚至在完成部署后还能增加对新标准的支持。

IP外设也是软性的，在面积要求较高的情况下，可对其进行编辑，替代核的某些功能。在这样一个软性、可编程的处理系统中，可以通过几种微调方法来提高性能，而不仅仅是在拨快时钟上做文章，因为拨快时钟的好处是有限的。与在单个处理器核上顺序运行的纯软件应用相比，在高性能FPGA硬件中加入引擎一般总能收到改进系统性能之功效。用多处理器、插入式浮点单元(FPU)或硬件指令做实验，可能会对应用大有裨益。

方便易用的开发套件

赛灵思公司的MicroBlaze开发套件(Spartan-3E 1600E版)为嵌入式开发集成了完整的环境，包括：Spartan 3E 1600E开发板、ISE(集成软件环境)FPGA工具、Platform Studio嵌入式工具套件(XPS)、MicroBlaze软处理器许可、JTAG探测器、以太网和串行电缆、ChipScope Pro分析器(评估版)、参考设计。Spartan-3E 1600E开发板的功能包括针对存储器的多种选择、时钟、显示器、连接器、用户接口及其他外设。

开发板不仅支持MicroBlaze单处理器设计，也支持MicroBlaze处理器的多重实例化，甚至协处理应用，包括FPGA架构或FPU选项中的硬件指令，以将处理荷载最有效地分配在整个线路设计中。把所有软件功能都加载在单个处理引擎上可能会造成系统性能瓶颈，而在快速FPGA电路上实现软件算法能卸去部分荷载，切实加速整个设计过程。利用协处理、FPU或硬件指令，系统性能得以大为提高。

与Spartan开发板相得益彰的，是一组ISE FPGA工具，包括输入、综合、验证、布局和布线等。此设计流程已经集成，从嵌入式工具套件集成开发环境(IDE)中即可直接调用。

XPS嵌入式系统工具套件包括设计GUI、自动化配置向导、编译器和调试器。XPS构建于Eclipse框架之上，并支持GNU工具链，可用于处理编译和调试。与平常所用的Base System Builder之类大同小异的设计向导，能使配置基本处理器系统的过程自动化，连接并定制IP，对项目进行组织。此外，XPS可自动生成实例测试代码和软件驱动器，甚至可为一些最常用的嵌入式操作系统生成板支持包。

这些智能嵌入式工具具有“平台意识”，并能从菜单驱动环境下自动选择特定电路板的流程。利用厂商提供的电路板说明文件，而Platform Studio还可以构建新的菜单。

MicroBlaze套件捆绑了一个嵌入式IP库和针对每个MicroBlaze处理器的使用许可，IP产品目录支持一大批处理外设选项，工程师可通过套件提供的USB JTAG探针对FPGA和嵌入式软件进行下载及调试。

参考设计和嵌入式OS支持

该套件包含已有的、行之有效的示例设计。这些预先验证过的参考系统可以在工程师开始创建新的代码或IP之前确认硬件及连接的状况是否正常，这样，如果问题出在电路板或电缆上，您就不会白费时间在自己的设计中找问题。

这些参考系统也是极好的示例，工程师即可以把这些示例用作模板，也可以原封不动地照搬已有的功能。参考系统示例包括：从主系列模式配置的问好字词示例，从BPI Up模式配置的     μClinux示例，从BPI Down模式配置的简单网络服务器。

该套件支持Mentor Graphics Nucleus、Petalogix μClinux、Micrium μC/OS-II等嵌入式操作系统。

结论

与传统处理解决方案相比，集成的嵌入式处理具有明显的优势，包括软处理器、协处理和可定制IP的高度灵活性。低价位Spartan-3E 1600E嵌入式开发套件包括经预先验证过、行之有效的参考设计，能显著加快实时工程师的开发过程。