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优异的可配置性

LEON软核通过集成一套丰富的接口和运算单元IP库，根据具体要求来达到性能、功耗和面积的平衡和优化的目的。

①软核IU可配置参数包括流水线的深度、地址和数据高速缓存（Cache）。另外，常用指令及指令序列可以根据定制的硬件进行优化；在设计或配置新运算单元后能够对指令集进行扩展。在导航系统SoC芯片设计中，通过配置LEON的整数硬件乘除法单元以实现较高的运算性能；而在其他某些使用软件乘除法，即满足要求的应用中无需配置，以降低功耗和优化芯片面积。

②外围设备接口硬件通过挂载AMBA总线来实现。LEON3的AMBA-AHP总线上能够灵活选择集成opencores的以太网控制器和GRETH以太网控制器中的任意一个。针对导航系统中常见的1553总线接口设备，在LEON中通过配置GR1553单元完成1553总线到AMBA-AHB总线的转换，为1553总线设备的集成提供了方便。

③硬件加速单元（如特定加密算法、数字信号处理单元和浮点处理单元）根据需求集成。

优异的可配置性带来了硬件设计极大的灵活性，也为嵌入式操作系统的移植带来了一定难度（特别是在扩展了指令集的情况下）。考虑到进行性能测试的完整性和灵活性，LEON3软核在本项目中的配置方案如图2所示。（详细配置参数未列出）

1．2．3良好的可移植性

LEON软核通过层次度分明的VHDL模型实现。通过VHDL中特定的配置接口，LEON核的关键参数（例如修改Cache的大小和组织方式，乘法器的生成，速度、芯片面积的调整以及容错方案的选择）都能够灵活设置和移植；而唯一使用专用技术的模型是内存宏模块。这一部分的设计采用了加上中间交互层接口的方式，因此移植的工作仅需重新编写中间交互层接口。导航系统中包括单次滤波在内的大量算法经过硬件实现后需集成在LEON中，根据LEON特定的配置接口即可实现集成和SoC系统移植。在本硬件平台的设计中，针对特定硬件开发板，通过修改顶层module文件设置以及更新引脚配置，即可完成硬件设计的移植工作。

目前，LEON在研究领域被广泛应用，特别是作为软核嵌入在可编程器件中，作为构建SoC芯片的控制和运算中心。LEON软核的容错版本也已经用在了空间站上。在本导航系统SoC芯片项目中，选择了开源且配置灵活的LEON硬件平台和Linux软件平台，并且在初期测试中表现出良好的性能。在本验证平台上，SoC系统需要以太网接口、1553总线接口、串口、通用I／O口以及调试单元，具体配置方案如图3所示。

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