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基于SOPC的软硬件协同设计平台的研究与实现

发布时间:2020-12-15 12:44
  随着信息技术的高速发展,微电子工艺技术的不断革新和计算机体系结构理论的完善,嵌入式技术不断取得新进展,SOPC(System on Programmable Chip)作为SOC和CPLD/FPGA相结合的一项综合技术,集合了两者的优点,成为可编程技术发展到一定阶段的必然产物。对于嵌入式系统产品开发来说,SOPC技术缩短了开发周期,降低了产品开发的风险。Nios II嵌入式处理器是基于SOPC技术的一个32位软核微处理器,它是一个可变结构、通用的RISC型嵌入式处理器。整个Nios II系统的设计过程充分体现了嵌入式系统软硬件协同设计,可重配置,面向用户,面向应用的SOPC技术设计思想。除此之外,应用与Nios II相关的集成开发平台和辅助开发工具SOPC Builder使嵌入式设计者能非常方便地设计构造以处理器为基础的系统,加快Nios II系统的设计与验证环节的开发速度,对于嵌入式系统的产品开发和应用,提供了极具优势的支持。本文工作来源于武汉市科技计划项目“ASIC综合实验与应用开发系统研发”(项目编号:20043007077-19),本项目的设计目标是针对本科教学过程中所涉及的计... 

【文章来源】:武汉科技大学湖北省

【文章页数】:76 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于SOPC的软硬件协同设计平台的研究与实现


NiosII微处理器的结构图

开发平台,实物


其中带有液晶显示的模块为本文主要论述的 SOPC 开发模块:图 4.1 开发平台实物图4.1 系统设计概述整个系统的设计可以分为三个部分,第一部分,就是硬件平台的设计,即可以用以运行整个系统的硬件部分,包含了主芯片和外设芯片以及它们之间的互联;第二部分,是根据系统设计需求来定制硬件系统,即设计处理器软核和相关外设的控制逻辑,完成系统的定制;第三部分,移植μClinux 操作系统,并进行应用程序的编制。第一部分的工作是后面两个部分的工作的基础,这里首先对第一部分工作,即硬件平台的设计进行阐述。在 SOPC 系统设计中,由于用户可利用现成的 IP 核或者自行编写数字逻辑电路,不必按照传统的微处理器系统“CPU+ROM+RAM+外设”的结构来设计[25],因此,本设计中的SOPC 开发平台的系统结构如图 4.2 所示,开发板的 PCB 版图设计利用 Altium Designer[26]工具完成,主要包括以下资源:

控制器,硬件调试,证明系统,显示输出


图 4.7 SDRAM 控制器的配置界面在 Nios II IDE 中使用 SDRAM 非常简单,SDRAM 可以用作 Program memory 或者Read-only data memory,也可以用作 Read/write data memory,在 system library properties 中,设置 Program memory,Read-only data memory,Read/write data memory,均为 SDRAM 的名字:SDRAM_1。这样可把所有的数据放在 SDRAM 中。各项配置完成以后,生成 Nios II 系统,并搭建系统电路如图 4.8,利用 C 语言编写一个简单的 LED 显示测试程序,通过 JTAG 口将编译生成的配置文件下载到 FPGA 中,在 IDE中 Run Hardware 进行硬件调试,可以看到 LED 按照设计要求显示输出,证明系统运行正常。

【参考文献】:
期刊论文
[1]嵌入式系统软/硬件协同设计技术综述[J]. 熊光泽,詹瑾瑜.  计算机应用. 2006(04)
[2]SoPC与嵌入式系统软硬件协同设计[J]. 唐思章,黄勇.  单片机与嵌入式系统应用. 2005(12)
[3]基于Nios的SOPC系统设计以及程序引导[J]. 柳一村.  电子技术. 2005(06)
[4]SOPC设计中的用户自定义逻辑[J]. 方茁,陈泽文,彭澄廉.  计算机工程. 2004(17)
[5]软硬件协同设计方法的研究[J]. 赵川,徐涛,孙晓光.  计算机工程与设计. 2003(07)
[6]用户可重构系统芯片—U-SoC[J]. 李丽,何书专,许居衍,宋宇鲲.  电子产品世界. 2003(Z1)
[7]SoC芯片设计方法及标准化[J]. 章立生,韩承德.  计算机研究与发展. 2002(01)
[8]关于嵌入式应用开发技术[J]. 蔡建平.  单片机与嵌入式系统应用. 2001(03)



本文编号:2918288

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