4、长期维护：现场可升级的FPGA芯片可以反复擦写。在修改和升级时，不需额外地改变PCB电路板，只是在计算机上修改和更新程序即可。

2。2 Basys3 FPGA芯片

    Basys3[4]是Xilinx 公司的一款入门级的FPGA实验板，由于具有容易上手、低功耗、灵活性高等优点，为用户学习FPGA和数字电路设计提供一个理想的电路设计平台。Basys3专门针对Vivado Design Suite而设计，具有Xilinx Artix-7 FPGA架构，包含了所有Basys系列板卡的标准功能：完备的硬件规格电路，可以完成从基本逻辑到复杂控制电路的设计。四个标准扩展连接器配合用户所设计的电路板或Pmods其他功能。扩展信号的8针接口均采用ESD保护，附带的USB电缆，提供电源和编程接口，不需要额外配置电源或其他编程电缆。

    要设计出高精度、宽范围、低功耗、可靠性高的频率计对核心控制芯片MCU的选择就显得至关重要。本次设计选用Xilinx公司生产的Xilinx Artix-7 FPGA(XC7A35T-1CPG236C)作为频率计的MCU。XC7A35T-1CPG236C是Artix-7系列器件中的一款芯片，主要特点有：

    1、5200个slice资源，相当于33,280个逻辑单元(每个slice包含4个6输入查找表(LUT)，8个触发器)； 

    2、容量为1800kb的块状RAM；

    3、5个时钟管理单元，每个单元带有一个锁相环； 

    4、90个DSP Slice； 

    5、内部时钟速率超过450MHz； 

    6、片内模数转换器(XADC)；

    此外，Basys3还提供了一系列的接口和外设，支持实现系统级的设计：

    1、16个LED指示灯； 

    2、5个按键； 

    3、4位7段码显示； 

    4、4个Pmod连接端，其中：3个标准12脚Pmod扩展口 、1个XADC扩展口，亦可作为标准12脚Pmod扩展口使用；

    5、12位色VGA显示输出； 

    6、USB转UART；

    7、串行Flash； 论文网

    8、Digilent USB-JTAG下载口，支持FPGA编程和数据传输； 

    9、USB HID Host接口，支持鼠标、键盘和U盘；

2。3 MicroBlaze软核

微处理器是一个系统的核心，MicroBlaze软核作为Basys3的MCU，完成对数据运算处理、控制、实时显示。MicroBlaze是一个高度灵活可以配置的软核，其采用RISC架构和哈佛结构的32位数据总线以及丰富的指令集，可以以低成本但精密的系统高速访问其内部数据。MicroBlaze软核处理器的内部结构如下图图1所示。[5,6]

图1  MicroBlaze软核处理器的内部结构

    由图1中可知该软核处理器有如下主要特点：

    1、釆用指令和数据空间分离的哈佛结构；

    2、拥有个位通用寄存器；

    3、单发—个时钟周期发出一条指令流水线结构；

    4、有独立的存储器管理单元对存储器空间进行管理；

    5、提供可以使用硬件实现的功能单元桶形移位寄存器，乘法器，除法器，浮点处理单元； 

    6、提供了丰富的外设接口资源；

    7、采用点对点的流连接结构和共享总线的结构。

    MicroBlaze软核处理器采用存储器和设备采用统一编址方式。该软核处理器有以下三种接口用于存储器访问：

    1、本地存储器总线(LMB)；

    2、高级可扩展接口AXI4或处理器本地总线(PLB)；

    3、高级可扩展接口AXI4或Xilinx CacheLink(XCL)。