SOPC系统设计.ppt

《SOPC系统设计.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、SOPC系统设计SOPC是一种新的系统设计技术，也是一种新的软硬件综合设计技术。通过它，可以很快地将硬件系统（包括微处理器，存储器，外设以及用户逻辑电路等）和软件设计都放在一个可编程的芯片中，以达到系统的IC设计。优点：开发周期短系统可修改设计完成的SOPC可以通过HARDCOPY转为ASIC芯片，从而可以实现快速量产。SOPC系统设计SOPC系统设计SOPC=MCU+DSP+FPGASOPC系统设计SOPCBuilder它包括两方面的内容：第一，它具有直观的图形用户接口（GUI），便于设计者准确地添加和配置系统所需的外设（包括存储器，定制外设和IP模块）

2、。第二，它会自动完成系统集成工作，这样设计者不必拘泥于定义存储器映射，中断控制和总线控制这样的工作。SOPC系统架构SOPC系统的平台包括：Altera的Nios处理器、Avalon总线，片内外存储器以及外设模块等。SOPC系统架构1.NiosCPUNiosCPU是一种采用流水线技术、单指令流的RISC处理器，NiosCPU采用16位指令系统。SOPC系统架构Nios3.0CPU采用五级流水线结构，并具有独立的指令和数据存储器端口（Harvard存储器结构）。指令和数据存储器的控制端口都作为Avalon总线的主端口。通过SOPCBuilder，用户可以把N

3、ios总线主端口和任何Avalon总线的从端口（如存储器和外设）互联起来。SOPCBuilder会自动加入相应的总线仲裁器。SOPC系统架构Nios3.0CPU采用五级流水线结构，并具有独立的指令和数据存储器端口（Harvard存储器结构）。指令和数据存储器的控制端口都作为Avalon总线的主端口。通过SOPCBuilder，用户可以把Nios总线主端口和任何Avalon总线的从端口（如存储器和外设）互联起来。SOPCBuilder会自动加入相应的总线仲裁器。SOPC系统架构2.Avalon总线Avalon总线是一种相对简单的总线结构，主要用于连接片内处理

4、器与外设，以构成片上可编程系统（SOPC）。它描述了主从构件间的端口连接关系，以及构件间通讯的时序关系。SOPC系统架构Avalon总线模块框图SOPC系统架构3.外设IP模块设计者可以添加下列模块到SOPCBuilder中：•Nios32位CPU•片上BootMonitorROM•UART（通用异步串行接口）•定时器•按键PIO（可编程输入输出）•LCDPIO•LEDPIO•七段显示PIO•外部RAM总线（Avalon三状态桥）•外部RAM接口•外部Flash接口SOPC系统开发流程1.分析系统需求说明，包括功能需求和性能约束等等。2.根据分析结果，选择

5、片外外设或片内IP（知识产权核）。除此以外，还要对选择的IP和外设进行初步性能评估，以保证能够满足系统需求。3.确定IP和系统参数4.确定系统互联逻辑，分配FPGA的引脚等。5.结合Nios提供的软件开发包进行软件开发等。SOPC系统开发流程SOPC系统开发环境NiosII的开发包括了以32位NiosII软核处理器为核心的硬件配置、硬件设计、软件仿真、软件设计、软件调试等。基本的软件工具有：◆QuartusII,用于完成NiosII系统的综合、硬件优化、适配、编程下载和硬件测试◆SOPCBuilder是AlteraNiosII嵌入式处理器开发软件包，用于实

6、现NiosII系统的配置、生成、NiosII系统相关的软件的生成◆ModelSim用于对SOPCBuilder生成的NiosII的HDL描述进行系统功能仿真◆Matlab/DSPBuilder,生成NiosII系统硬件加速器，并为定制新指令提供支持。◆NiosIIIDE，软件开发调试环境。SOPC系统设计一、硬件部分设计●传统：CPU不可更改，外围设备变动受CPU限制，一般嵌入式开发是软件设计和PCB设计●NiosII可灵活定制，根据系统设计要求，通过SOPCBuilder裁减得到SOPC系统，开发流程包括硬件系统和软件开发。◆硬件流程：使用SOPCBui

7、lder和QuartusⅡ，快速定制合适的CPU和外设◆软件设计：使用汇编或C，C++语言SOPC系统设计硬件开发流程SOPC系统设计SOPC系统大致分为三个部分：◆FPGA部分NiosⅡCPU核JTAG_UART通信模块内部定时器Avalon总线控制器PIO外围接口模块LCD液晶显示器接口模块◆存储器部分SRAMFlashMemory◆外围元件部分控制键LCD液晶显示器等SOPC系统设计●根据硬件系统组成规划确定NiosⅡ系统模块必须具备的所有输入、输出引脚●按下面步骤进行硬件设计◆创建QutuarsⅡ工程◆创建NiosⅡ嵌入式系统模块◆生成NiosⅡ硬

8、件系统◆编译QuartusⅡ的工程设计文件◆下载硬件设计到FPGA