基于FPGA的嵌入式系统设计ppt课件.ppt

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1、第二讲：嵌入式系统设计张小波老师1FPGA技术发展趋势综述IP资源复用与IPCore设计MicroBlaze软处理器IPCore介绍SOPC基本特征与设计实现基于Internet可重构逻辑技术（IRL）05九月20212FPGA技术发展新趋势（1）向密度更高、速度更快、频带更宽的百万门系统级方向发展XilinxVirtex/-E/IIPro（PPC405、MutiGbit收发器、RoketI/O、部分可重构特性）AlteraAPEX/Stratix向低成本、低价格的片上系统方向发展Xilinx的MicroBlaz

2、e及SpartanII系列Altera的Nios低电压、低功耗和绿色化方向发展05九月20213FPGA技术发展新趋势（2）IPCore得到进一步发展，OpenIPCore将会象自由软件一样得到飞速发展设计复杂性与知识产权复用IPCore开发工具和知识产权保护手段不断完善（Xilinx的IPCapture等）OPENCore计划推波助澜软IPCore（如MicroBlaze）和硬IPCore（如PPC405）齐头并进05九月20214FPGA技术发展新趋势（3）FPGA与ASIC界限日趋模糊，相互融合FPGA嵌入

3、标准单元（如Xilinx的PPC405、MutiGbit收发器等）ASIC嵌入可编程逻辑单元（如Atmel的FPSLIC等）FPGA的成本不断下降，产品上市周期压力日趋严重，使得FPGA在很多领域将成为ASIC的替代品05九月20215FPGA技术发展新趋势（4）SOPC时代即将到来SOPC：System-On-a-Programble-ChipIPCore的不断丰富和完善奠定了SOPC的基础先进的百万门级FPGA开发工具是SOPC的主要平台处理器IPCore解决了SOPC的最关键问题基于FPGA的嵌入式系统设计

4、发展方向硬件工程师为主的IPCore开发软件工程师为主的RTOS及应用软件开发对软硬件相关标准和协议的深入理解和实现05九月20216IP资源复用与IPCore设计05九月20217IP资源复用理念IP资源复用(IPReuse)是指在集成电路设计过程中，通过继承、共享或购买所需的部分或全部智力产权内核(IPCore)，进行设计、综合和验证，从而加速流片设计过程的设计方法IPCore是一种商品，是可编程逻辑器件设计工程师价值体现的主要途径05九月20218WhyFPGA？WhyIPCore？FPGA设计灵活，设计迭

5、代周期短FPGA密度提高，适于IPCore开发FPGA成本降低，相应的EDA工具性价比较高05九月20219IPCore的表现形式HDL语言（VHDL或VerilogHDL）原理图（可移植性差）网表符合某种EDA工具的特定格式如：Xilinx的IPCapture和CoreGenerator等05九月202110IPCore的分类－－SOPC的基本要素微处理器IPCore8/16/32/64位，如MicroBlaze、Nois、8051处理器外设IPCoreSDRAM控制器、LCD控制器、总线控制器等DSP算法IP

6、CoreFIR滤波器、DES加密、音视频编码和解码等通信控制器IPCoreMAC、Gbit收发器、CAM、协议转换等其它类型IPCore05九月202111IPCore设计：编码风格编码风格（CodingStyle）是基于HDL的IPCore源码编写的指导性文档，关系到IPCore的可读性、易于集成性及其质量编码风格一般包含几个方面的约定：文件头和版本说明、联机注释、命名规则、可综合编码（UCF）等05九月202112IPCore验证和开发工具ModelSimActiveHDL05九月202113MicroBla

7、ze软处理器IPCore介绍05九月20211405九月20211505九月20211605九月20211705九月202118SOPC的基本特征与设计实现05九月202119SOPC的双重含义可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式微处理器系统：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，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。05九月202120SOPC的基本特征至少包含一个嵌入式处理器内核具有小容量片内高速RAM资源丰富

8、的IPCore资源可供选择足够的片上可编程逻辑资源具有处理器调试接口和FPGA编程接口可能包含部分可编程模拟电路单芯片、低功耗、微封装05九月202121WhySOPC？降低成本提高系统整体性能缩短设计迭代周期降低硬件系统设计风险极大程度提高设计灵活性可重构、可升级05九月202122SOPC设计技术以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的嵌入式软件设计技术以PC