SOPC设计技术

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1、SOPC技术及NiosII处理器系统简明培训教程计划安排讲课（2天）第3天上午：讲简单SOPC系统构建方法下午：实验第4天上午：自定制外设下午：实验（定制PWM）第5天上午：加载AlteraIP核方法（以8B10B编码器为例）下午：实验（加载8051IP核）计划安排（续）第6天上午：讲授modelSim下午：实验第7天上午：讲授signalTapII下午：实验第8天上午：NiosII多处理器系统下午：实验第9天上午：NiosII嵌入实时操作系统（uc/os-II）下午：实验计划安排（续）第10天上午：用户应用程序和配置文件的保存方法（flash）下午：实验第11天上午

2、：DSPBuilder使用下午：实验第12天综合设计：PWM的直流电机调速第13天综合设计：自动温控系统或自选时间安排22日上午★SOPC设计思想及方法★设计工具介绍★自定制外设及加载IP核方法（8051IP核）★构建简单NiosII处理器系统的方法★构建NiosII多核处理器系统的方法★在NiosII处理器系统上使用操作系统30日下午综合设计实例分析SOPC培训课程SOPC的设计理念和研发环境应用NiosII软核处理器的嵌入式系统设计与实现在NiosII系统上使用操作系统介绍DSPBuilder系统设计工具和利用MATLAB建模工具的设计实例第一部分SOPC的设计理

3、念和研发环境SOPC技术用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC(Systemonaprogrammablechip)。SOPC是一种特殊的嵌入式系统:首先它是片上系统，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，具备软硬件在系统可编程的能力。SOPC相关链接：http://www.altera.com.cn/products/software/products/sopc/sop-index.htmlSOPC结合了SOC和可编程逻辑器件各自的优点，一般具备以下基本特点：●至少包含一个嵌入式处理

4、器内核。●具有小容量片内高速RAM资源。●丰富的IP核资源可供选择。●足够的片上可编程逻辑资源。●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。一个基本的SOPC系统用户设计NiosII硬件系统设计文件（.ptf）；NiosII系统模块网络表文件；定义所有模块的HDL源文件（VHDL或VerilogHDL）及一个用来把所有模块集成在一起的顶层的HDL描述文件；仿真测试平台文件等。SOPCBuilder输出文件有：SOPC可以将MCU、DSP和FPGA完美结合，即SOPC=MCU+DSP+FPGA因此，MCU、DSP、FPGA

5、的结合将是未来嵌入式系统发展的趋势。开发工具智能化QuartusII——用于完成NiosII系统的综合、硬件优化、适配、编程下载和硬件系统测试；SOPCBuilder——用于实现NiosII系统的配置、生成；NiosIIIDE——用于软件开发、调试及运行；Matlab/DSPBuilder——可生成NiosII系统的硬件加速器ModelSim——用于对SOPC生成的NiosII系统的HDL描述进行系统功能仿真定制基于avalon的用户外设SOPCBuilder提供一个组件编辑器，用来创建和编辑自己的SOPCBuilder组件。定制逻辑一旦被封装为组件后，在SOPCBu

6、ilder中可以像使用其他组件一样使用它。定制组件可共享并重用。一个组件典型地由下面几部分组成：○硬件文件——描述组件硬件的HDL模块。○软件文件——一个定义组件寄存器映像的C语言头文件，软件控制组件所需的驱动程序。○组件描述文件（class.ptf）——这个文件定义组件的结构，为SOPCBuilder提供将组件集成到系统的信息，组件编辑器自动地创建这个文件，它是基于所提供的硬件、软件及在编辑器GUI中指明的参数而创建的。描述组件的硬件和软件文件创建后，使用组件编辑器将这些文件封装成一个SOPCBuilder元件。定制组件的开发流程（1）指明硬件功能。（2）如果处理器

7、要控制组件，则指明访问和控制硬件的API。（3）基于硬件和软件需求，定义一个avalon接口，提供相应的控制机理和适当的吞吐量性能。（4）用Verilog或VHDL编写描述硬件的HDL。（5）为了验证操作是否正确，应单独测试组件的硬件。（6）编写定义硬件级寄存器映像的C头文件。（7）使用组件编译器封装硬件和软件文件为一个组件。（8）将组件添加到一个简单的SOPCBuilder系统模块。定制组件的开发流程（续）（9）测试处理器在寄存器级的对组件的访问，可用硬件进行验证，或者在HDL仿真器（例如ModelSim)上进行验证。（10）若使用微处理器控制组件