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3UF7101-1AA00-0伴隨著導航系統功能日益多樣化、軟件算法愈加復雜和集成度要求更高的趨勢，在大規模可編程器件上設計、驗證和測試導航SoC芯片成為解決方案之一。導航系統SoC芯片設計的要求主要有：

①安全性。芯片的所有功能模塊運行正常，運行機制透明，可靠性強。

②可配置性。根據應用要求對硬件進行裁減和配置，達到的功能、功耗和面積比。

③高運算能力。具備在特定時間內完成復雜算法的運算能力。

SoC芯片的核心是實現運算和控制功能的微處理器。LEON是一款基于SPARC V8架構的開源微處理器IP軟核，在VHDL源代碼基礎上，結合具體需求加入定制的運算單元和外設接口建立SoC系統。在配置靈活的LEON核上運行Embedded Linux，提供SoC調試和測試的基本平臺。

1 軟硬件平臺構建

1．1 LEON軟核架構簡介

LEON核心是一個與SPARCV8兼容的整數處理單元IU（Integer Unit），LEON2是5級流水線，LEON3是7級流水線。LEON包含整數硬件乘法和除法單元、雙協處理器接口（FPU浮點處理單元和Co-processor協處理器），分離的指令和數據總線（Harvard結構）。LEON通過高速的AMBA-AHB總線，指令緩存和數據緩存分別和內存控制器及高速的外部接口相連傳輸數據。低速的AMBA-APB總線實現片上外設的接口，例如定時器、串口、網絡接口等。LEON3軟核可配置體系架構如圖1所示。

1．2 LEON在SoC芯片開發應用中的優勢

LEON軟核最突出的優勢是其良好的可配置性和可移植性，以及遵循GPL許可證協議的開源性。這些特性保證導航系統SoC芯片的安全性，提供良好的性能和靈活的解決方案，也決定了在LEON上進行嵌入式操作系統移植的特殊性。

1．2．1 開源性

基于GPL許可證協議，LEON非容錯版本軟核IP提供VHDL源代碼，僅是容錯版本的LEON軟核需要商業授權。源代碼公開是實現導航系統SoC芯片設計安全性的前提，同時也使研究者和從根本上研究軟核的細節從而定制滿足具體應用的軟核成為可能。與全部源代碼開放的LEON相比，Altera的NIOS軟核等其他軟核僅提供若干接口，無法在更深的軟核層次上進行設計和優化。

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