Proteus Prozessor

Proteus Prozessor
Der Prozessor
Proteus ist ein Herstellerunabhängiger 8/16-Bit Softcore
Prozessor welcher für minimalen Ressourcenbedarf und
maximale Konfigurierbarkeit entwickelt wurde. Dadurch kann er
extrem gut an verschiedene Anwendungsgebiete angepasst
werden und somit praktisch ohne Overhead auch auf den
kostengünstigsten FPGAs eingesetzt werden.
Der Prozessor kann über 23 Hardware Einstellungen an die Anforderungen des
Projektes angepasst werden, sein Instruktionssatz umfasst je nach Konfiguration
zwischen 45 und 73 Instruktionen und kann mit benutzerdefinierten Instruktionen
erweitert werden. Die Resultate der Synthese schwanken ebenfalls je nach
Konfiguration: Die kleinste Variante ist in 264 Cyclone II Logikzellen realisierbar,
während die grösste 1396 Logikzellen benötigt. Der Prozessor ist also um mehr
als den Faktor 5 skalierbar. Diese Kombination von starker Konfigurierbarkeit und
geringem Ressourcenbedarf ist zum heutigen Zeitpunkt einzigartig und
ermöglicht es den Prozessor auch auf sehr kostengünstigen FPGAs zu
implementieren. Je nach Optimierung, Chip und Konfiguration können
Taktfrequenzen bis zu 250 MHz erreicht werden. Auch die Leistungsaufnahme
von 3.2 mW bei 20 MHz auf einem Low Power FPGA ist erwähnenswert.
Die Toolchain
Die Toolchain wurde auf der Basis von bestehenden Programmen realisiert.
Beim Assembler fiel die Wahl auf ein tabellengesteuertes Produkt namens
HASM. Dadurch konnte die Architektur des Proteus Prozessors in einer Datei
abgebildet werden. Der Assembler kennt neben dem Instruktionssatz auch
interne Register und gibt Fehlermeldungen aus, wenn der Programmcode Fehler
aufweist.
Als Editor konnte eine Freeware namens Crimson Editor so angepasst werden,
dass alle dem Assembler bekannten Ausdrücke farblich hervorgehoben werden.
Dadurch konnte eine sehr komfortable Umgebung für den Programmierer
geschaffen werden.
Logic Solutions Bründler ∙ Winkelbüelrain 10 ∙ 6043 Adligenswil ∙ 076 408 83 58
info@logicsolutions.ch ∙ www.logicsolutions.ch

Für das Debugging Tool wurde das Open Source JTAG Tool UrJTAG um einige
prozessorspezifische Kommandos erweitert. Alle Änderungen wurden so
angebracht, dass die bestehenden Funktionalitäten nicht eingeschränkt werden.
Dadurch ist es möglich, neben Debugging weitere Aktionen wie zum Beispiel das
Programmieren eines Speicherbausteins mit demselben Tool durchzuführen.
Auch das Debugging mehrerer Prozessoren über einen JTAG Port wird
unterstützt.
Beim Builder Tool konnte auf ein bestehendes Projekt der Logic Solutions
Bründler zurückgegriffen werden. Dieses ist in Java geschrieben und leicht
anpassbar. Durch einige Änderungen wurde es möglich gemacht, ein Proteus
System inklusive Programmspeicher, Prozessor und Peripherien zu erzeugen,
ohne dass eine einzelne Zeile VHDL Code geschrieben werden muss.
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