FPGA作为一种非常底层的硬件可编程逻辑芯片，实现数字逻辑电路可谓非常灵活，但是对于习惯了C语言和MCU编程的同学来说，从底层电路写到上层应用还是要费一番工夫的。

我们知道在MCU(Microcontroller Unit)中运行的是CPU硬核，比如Intel的8051核，ARM的Cortex-M核，Arduino板上用的AVR核等，各大半导体厂商在CPU Core的基础上集成了各种各样的外设模块，以适用于不同的应用需求。用户需要关心的就是这款MCU有哪些资源，寄存器如何配置。如果我想根据自己的应用需求来定制一款MCU，但是半导体厂商又不理我怎么办呢？办法总是有的，那就回到MCU出生之前的状态。通过将处理器内核移植到FPGA中，使用FPGA内部的逻辑资源和存储资源来构建一个软MCU，再通过内部总线挂载需要的外设电路就构成了一个定制化的MCU，我们称之为软核。

软核中的野马战斗机—FP51-1T

目前，在FPGA中移植软核已经是一种常见的做法，但是大多数MCU软核都是FPGA厂商定制的，比如Altera的Nios II、Xilinx的MicroBlaze和Lattice的MICO32/MICO8，这些软核并不完全开源并且对用户做了诸多限制。

国外有一家名叫PulseRain Technology的公司开发并开源了一款高性能的MCU软核FP51-1T，该软核虽然基于8位的8051体系，但是它巧妙地实现了RISC架构，并且优化了指令集，大部分指令都可以单时钟周期实现，主频可以飙到100MHz以上，以二战时彪悍的野马战斗机P51来命名这款软核再合适不过了。

为方便调试，在软核内部集成了OCD(On Chip Debugger-片上调试)模块，PC主机只要通过RS232接口就可以实现程序下载、单步执行、断点调试等功能。这款软核最大的灵活性在于通过Wishbone总线挂载了Timer、SPI/I2C、UART、PWM、voice CODEC、microSD、 Serial SRAM等外设接口，为方便软件开发，PulseRain Technology提供了兼容Arduino的板卡支持包和软件开发库，将该软核移植到FPGA就可以使用Arduino来开发FPGA了。

FP51-1T结构图

FP51-1T软核采用最小资源配置及移植到Altera MAX10系列FPGA资源占用情况：

• 8051 1T MCU Core
• 16KB Code Memory,16KB Data Memory
• 2 Timer
• 1 Watchdog Timer / LED Controller
• 1 RS-232 UART,1 JTAG UART
• OCD

PulseRain FP51-1T 提供两种授权方式，一种开源授权(GPL v3),另一种商业授权，所有开源的代码已放在GitHub的仓库，但是如果要应用于商业目的的话还是要获得Commercial License FP51-1T MCU Core详细介绍☞FP51-1T MCU Core: A Mustang in FPGA PulseRain推出的M10开发板使用Arduino开发详细介绍

☞ PulseRain M10: Play FPGA like Arduino 现在FP51-1T已经成功移植到STEP-MAX10开发板并且提供了Arduino板卡支持包。