可编程片上系统设计技术

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1、2003年主题报告论文：可编程片上系统设计技术作者：徐欣Tel:13308491304dr.xuxin@eestd.com可编程片上系统设计技术徐欣温广翔国防科大亚太科汇(TEL:0731-4533632E-mail：dr.xuxin@eestd.com)摘要：可编程片上系统设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计技术研究方向。本文在阐述可编程逻辑器件特点及其发展趋势的基础上，探讨基于XilinxFPGA的可编程片上系统设计方法，并详细介绍了相关的开发和调试工具，为SOPC的设计实现提供了一种切实可行的途径。关键词：可编程片上系统现场可编程逻辑门阵列智力产权内核动态可

2、重构SystemonaProgrammableChipDesigningTechnologyXuXin，WenGuangXiangNationalUniversityofDefenseTechnology(Zip:410073)Abstract：SystemonProgrammableChip(SOPC)isanewandvitalaspectforembeddedsystemdesigning.Inthispaper,theIPReusemethodologyandthesoftwareandhardwareco-designtechniquebasedonMicro

3、BlazesoftprocessorIPandXilinxFPGAwillbediscussed.ThetoolsetprovidedbyXilinxisalsodiscussed.SOPCdesigningtechnologywillputforwardabroadapproachtonewembeddedsystemdesign.Keywords：SOPC,FPGA,IPCore,DynamicConfigurable1.FPGA和SOPC概述1.1FPGA的特点及最新进展嵌入式系统是一个面向应用、技术密集、资金密集、高度分散、不可垄断的产业，随着各个领域应用需求的

4、多样化，嵌入式设计技术和芯片技术也经历着一次又一次的革新。虽然ASIC的成本很低，但设计周期长、投入费用高、风险较大，而可编程逻辑器件（ProgrammableLogicalDevice）设计灵活、功能强大，尤其是高密度现场可编程逻辑器件（FieldProgrammableGateArray）其设计性能已完全能够与ASIC媲美，Xilinx公司最新推出的SpartanIII系列高性价比FPGA，其批量成本已经达到10美元/100万门的成都，其性能价格比已足以与ASIC抗衡。因此，FPGA在嵌入式系统设计领域已占据着越来越重要的地位。FPGA的基本结构由以下几个部分构成：

5、Ø可编程逻辑功能模块CLB（ConfigurableLogicBlocks）Ø可编程输入输出模块IOB（Input/OutputBlocks）Ø可编程内部互连资源PI（ProgrammableInterconnection）随着工艺的进步和应用系统需求，一般在FPGA中还包含以下可选资源：Ø存储器资源（BlockRAM和SelectRAM）Ø数字时钟管理单元（分频/倍频、数字延迟）ØI/O多电平标准兼容（SelectI/O）Ø算数运算单元（乘法器、加法器）Ø特殊功能模块（MAC等硬IP核）Ø微处理器（PPC405等硬处理器）2003年主题报告论文：可编程片上系统设计技术

6、作者：徐欣Tel:13308491304dr.xuxin@eestd.com以FPGA为核心的PLD产品是近几年集成电路中发展得最快的产品。随着FPGA性能的高速发展和设计人员自身能力的提高，FPGA将进一步扩大可编程芯片的领地，将复杂专用芯片挤向高端和超复杂应用。目前FPGA的发展趋势主要体现在以下几个方面：Ø向更高密度、更大容量的千万门系统级方向迈进Ø向低成本、低电压、微功耗、微封装和绿色化发展ØIP资源复用理念将得到普遍认同并成为主要设计方式ØMCU、DSP、MPU等嵌入式处理器IP将成为FPGA应用的核心随着处理器以IP的形式嵌入到FPGA中，ASIC和FPGA

7、之间的界限将越来越模糊，未来的某些电路版上可能只有这两部分电路：模拟部分（包括电源）和一块FPGA芯片，最多还有一些大容量的存储器。Xilinx等公司最新一代FPGA：SpartanII/E、VirtexIIPro，尤其是SpartanIII及其相关IPCore的推出，使我们有理由相信，可编程片上系统（SystemonProgrammableChip）的时代已经离我们不远了。1.2可编程片上系统（SOPC）的基本特征可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，