sopc技术概论

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1、SOPC技术与应用课程介绍本课程系统介绍基于FPGA(Field-ProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列)的SOPC嵌入式系统的软硬件开发技术。以一个简单的设计实例为主线介绍软硬件的开发流程，开发工具以及开发的思想。还要介绍NiosII的体系结构、Avalon总线规范，以及一些常用的外设的编程。然后介绍使用Matlab和DSPBuilder进行基于FPGA的DSP(DigitalSignalProcessing,数字信号处理器)开发技术。最后介绍定制指令、定制外设和C2H编

2、译器等提高系统性能的技术。第一章绪论1.1电子系统设计的发展趋势1.2基本概念1.3NiosII软核简介1.4SOPC设计流程1.5支持SOPC的可编程逻辑器件1.6支持SOPC技术的EDA工具1.7支持SOPC的硬件描述语言1.1电子系统设计的发展趋势(1)电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动：微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA（ElectronicDesignAutomation）技术的发展。(2)在集成电路（IC）发展初期，电路设计

3、都是从器件的物理版图设计入手。(3)后来出现集成电路单元库，集成电路设计从器件级进入逻辑级，极大地推动IC（IntegratedCircuit，集成电路)产业的发展。电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。PCB（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）板上IC芯片之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。1.1电子系统设计的发展趋势由IC互联构成的嵌入式系统设计传统的集成电路设计技术已经不能满足现代电子系统对整机性能的日益提高的要求。

4、1.1电子系统设计的发展趋势(4)SOC——片上系统（SystemonaChip）SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC从系统的整体角度出发，以IP(Intellectualproperty)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SOC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。1.1系统设计的发展趋势由SOC构成嵌入式系统设计SO

5、C是专用集成电路系统（ASIC），其设计周期长、成本高，难以被中小企业、研究院所和大专院校采用。1.1电子系统设计的发展趋势(5)SOPC——片上可编程系统（SystemonaProgrammableChip）SOPC是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一片FPGA中，构成一个可编程的片上系统。它具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。同时还有设计周期短，成本低的特点。第一章绪论1.1电子系统

6、设计的发展趋势1.2基本概念1.3NiosII软核简介1.4SOPC设计流程1.5支持SOPC的可编程逻辑器件1.6支持SOPC技术的EDA工具1.7支持SOPC的硬件描述语言1.2基本概念IC：集成电路。ASIC（ApplicationSpecialIntegratedCircuit）：专用集成电路。通用集成电路：FPGA、CPLD等。SOC：属于专用集成电路。1.SOCSOC（SystemOnaChip）称为片上系统，它是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC中可包括微处理器CPU

7、、数字信号处理器DSP、存储器（ROM、RAM、Flash等）、总线和总线控制器、外围设备接口等，还可以包括数模混合电路（放大器、比较器、A/D和D/A转换器、锁相环等），甚至传感器、微机电和微光电单元。1.2基本概念SOC系统构建的一个重要特性：使用可重用的IP来构建系统。可以缩短产品的开发周期，降低开发的复杂度。可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等，如通信接口IP、输入输出接口IP；各家开发商开发的微处理器IP，如ARM公司的RISC架构的ARM核。SOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些

8、外围IP整合而成的。SOC是一种系统集成芯片，其系统功能可以完全由硬件完成，也可以由硬件和软件协同完成。目前的SOC主要指后者。SOC存在的问题：SOC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于ASIC实现SOC系统，设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改，显得系统的灵活性差，往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。1.2基本概念2.SOPC（SystemOnaPro