2-基于fpga的嵌入式系统设计

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1、面向二十一世纪的嵌入式系统设计技术第二讲：基于FPGA的嵌入式系统设计－SystemOnaProgrammableChip徐欣博士嵌入式系统开放研究小组OpenIPCore开发小组主要内容¢FPGA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）∑FPGA技术发展趋势综述FPGA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）¢

2、AlteraAPEX/Stratix¢向低成本、低价格的片上系统方向发展¢Xilinx的MicroBlaze及SpartanII系列¢Altera的Nios¢低电压、低功耗和绿色化方向发展FPGA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FPGA技术发展新趋势（3）¢FPGA与ASIC界限日趋模糊，相互融合¢

3、FPGA嵌入标准单元（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FPGA技术发展新趋势（4）¢SOPC时代即将到来¢SOPC：System-On-a-Programble-Chip¢IPCore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的嵌入式系统设计发展方向¢硬件工程师为主的IPCore开发¢软件工程师为主的RTO

4、S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主要内容¢FPGA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）∑IP资源复用与IPCore设计IP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WhyFPGA？WhyIPCore？¢FPGA设计灵活，设

5、计迭代周期短¢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IPCore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IPCore的分类－－SOPC的基本要素¢微处理器IPCore¢8/16/32/64位，如MicroBlaze、Nois、8051¢处理器外设IPCore¢SDRAM控制器、LCD控制器、总线控制器等¢DSP算法IPCore¢FIR滤波器、DES加密、音视频编码和解码等¢通信控制器IPCore¢MAC

6、、Gbit收发器、CAM、协议转换等¢其它类型IPCoreIPCore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¢http://www.opencores.org¢http://www.IPcore.com.cnIPCore验证和开发工具¾ModelSim¾ActiveHDL主要内容¢FPGA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

7、基本特征与设计实现¢基于Internet可重构逻辑技术（IRL）∑MicroBlaze软处理器IPCore介绍主要内容¢FPGA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）∑SOPC的基本特征与设计实现SOPC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），