SOPC课件-第三章-SOPC技术.ppt

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1、第三章SOPC设计入门3.1SOPC开发流程3.2SOPCBuilder的使用方法3.3NiosII软核处理器3.4NiosII软件开发3.5SOPC设计实例SystemOnProgrammableChip,可编程的片上系统。是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。sopcSOPC将处理器、存储器、I/O、LVDS、CDR等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上，构成一个可编程的片上系统。SOPC可以认为是基于FPGA解决方案的SOC与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色，构成SOPC的方案也有多种

2、途径。知识要点回顾构成SOPC的三种方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy技术的SOPC系统3该方案是指在FPGA中预先植入处理器。最常用的是含有ARM32位知识产权处理器核的器件。为了到达通用性，必须为常规的嵌入式处理器集成诸多通用和专用的接口，但增加了成本和功耗。如果将ARM或其它处理器核以硬核方式植入FPGA中，利用FPGA中的可编程逻辑资源，按照系统功能需求来添加接口功能模块，既能实现目标系统功能，又能降低系统的成本和功耗。这样就能使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有

3、机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。构成SOPC的三种方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy技术的SOPC系统3IP硬核直接植入FPGA存在以下不足：IP硬核多来自第三方公司，FPGA厂商无法控制费用，从而导致FPGA器件价格相对偏高。IP硬核预先植入，使用者无法根据实际需要改变处理器结构。更不能嵌入硬件加速模块(DSP)。无法根据实际设计需要在同一FPGA中集成多个处理器。无法根据实际设计需要裁减处理器硬件资源以降低FPGA成本。只能在特定的FPGA中使用硬核嵌入式处理器。构成SOP

4、C的三种方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy技术的SOPC系统3IP软核处理器能有效克服上述不足：目前最有代表性的软核处理器分别是Altera公司的NiosII核，以及Xilinx公司的MicroBlaze核。特别是NiosII核，能很好的解决上述五方面的问题。Altera的NiosII核是用户可随意配置核构建的32位嵌入式处理器IP核，采用Avalon总线结构通信接口；包含由FS2开发的基于JTAG的片内设备内核。在费用方面，由于NiosII是由Alter公司直接提供而非第三方厂商产品

5、，故用户通常无需支付知识产权费用，NiosII的使用费用仅仅是其占用的FPGA逻辑资源的费用。构成SOPC的三种方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy技术的SOPC系统3HardCopy就是利用原有的FPGA开发工具，将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化，从而克服传统ASIC设计中普遍存在的问题。ASIC(SOC)开发中难于克服的问题包括：开发周期长、产品上市慢、一次性成功率低、有最少投片量要求、设计软件工具繁多且昂贵、开发流程复杂等。构成SOPC的三种

6、方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy技术的SOPC系统3利用HardCopy技术设计ASIC，开发软件费用少，SOC级规模的设计周期不超过20周，转化的ASIC与用户设计习惯的掩模层只有两层，且一次性投片的成功率近乎100%，即所谓的FPGA向ASIC的无缝转化。用ASIC实现后的系统性能将必原来在HardCopyFPGA上验证的模型提高近50%，而功耗则降低40%。构成SOPC的三种方案基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统1基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统2基于HardCopy

7、技术的SOPC系统3HardCopy技术是一种全新的SOC级ASIC设计解决方案，即将专用的硅片设计和FPGA至HardCopy自动迁移过程结合在一起的技术，首先利用QuartusII将系统模型成功实现于HardCopyFPGA上，然后帮助设计者把可编程解决方案无缝地迁移到低成本的ASIC上。这样，HardCopy器件就把大容量FPGA的灵活性和ASIC的市场优势结合起来，实现对于有较大批量要求并对成本敏感的电子产品上，从而避开了直接设计ASIC的困难。3.1SOPC开发流程SOPC的开发流程通常包括2个方面：基于QuartusII、SOPCBuilde

8、r的硬件设计、基于NiosIIIDE的软件设计。对于比较简单的NiosII系统，