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1、基于FPGA的嵌入式系统设计摘要本文设计完成的是基于FPGA的嵌入式系统开发板，它可以完成FPGA、嵌入式系统和SOPC等的设计和开发。48开发板以Altera公司的Cyclone系列FPGA—EP1C6为核心，在其外围扩展FLASH、SRAM、A/D、D/A、键盘、LED显示、LCD显示、串口通信、VGA接口、PS2接口和USB接口等器件，使其成为一个完整的嵌入式开发系统，系统采用模块化设计，各个模块之间可以自由组合，使得该开发板的灵活性和可扩展性大大提高。同时开发板所提供的丰富的接口模块，供人机交互和器件间通信使用，方便了开发者的设计和系统的嵌入，可以满足普通高等院校、科研人员
2、等的需求。开发者可以使用VHDL语言、VerilogHDL语言、原理图输入等多种方式进行逻辑电路和功能模块设计，也可以利用Altera公司提供的IP资源和Nios16/32位处理器开发嵌入式系统，借助QuartusII和NiosSDKShell软件进行编译、下载，并通过本嵌入式系统开发板进行调式和结果验证。关键词：嵌入式系统，Nios嵌入式处理器，SOPC，FPGA48ABSTRACTThethesiscompletesadesignofanembeddedsystemdevelopmentboardbasedonFPGA.Thedevelopmentboardcancomplet
3、ethedesignofFPGA,embededsystem,SOPCandsoon.ThedevelopmentboardisbasedonAlteraCyclonedevice—EP1C6，theboardextendsseveralperipheraldevicessuchas,FLASH,SRAM,A/D,D/A,LED,LCD,keyboard,serialport,VGAinterface,PS2interface,USBinterfaceandsoon.Allthedevicesconstituteanintegratedembededdevelopmentsyste
4、m.Thedevelopmentboardoffersusplentyofinterfacestomeettheneedofthedevicecommunicationandtheintercommunionbetweenhumanandcomputer,whichmakesthedesignandtheembeddingofthesystemmoreeasier.TheNiosDevelopmentBoardcanmeettheneedofscientificresearchersandothercollegeresearchers.ThedeveloperscanuseVHDL
5、,VerilogHDL,schematicinputmodeandsoontodesignlogiccircuitandfunctionblock,theycanalseusetheIPcoreandNiosmicroprocessorwhichareofferedbyAlteratodevelopembeddedsystems.ThedeveloperscanutilizeQuartusⅡandNiosSDKShelltocompileanddownload,thentheycanusethisdevelopmentboardtodebugandvalidatetheresult
6、.KEYWORDS:embededsystem,NiosembededCPU，SOPC，FPGA48目录摘要IIABSTRACTIII目录IV前言8第1章绪论91.1嵌入式系统概述91.1.1嵌入式系统的特点91.1.2片上系统和可编程片上系统101.2Nios嵌入式处理器101.2.1Nios嵌入式处理器特性101.2.2Nios嵌入式处理器系统组件121.2.3Avalon交换结构总线12第2章Nios嵌入式系统开发板整体分析15482.1系统设计目标152.2系统设计原理152.3开发板组件与理论分析162.4开发板电路设计原理图与PCB布线图18第3章Nios嵌入式系统开发
7、板硬件开发203.1硬件开发环境概述203.2FPGA：EP1C6QC240C8的特性和电路设计203.2.1特性和封装203.2.2引脚说明203.2.3工作条件213.3串行配置器件：EPCS1的特性和电路设计213.3.1CycloneFPGA的配置213.3.2串行配置器件：EPCS1/EPCS4223.3.3EPCS1的电路设计233.4SRAM：IDT71V016的特性和电路设计233.4.1器件特性243.4.2IDT71V016工作方式243.4.3I
