sopc课件第一章.ppt

第1章 概 述 主讲人：李兰英 哈尔滨理工大学计算机学院 学习目的 1、掌握SOPC的概念； 2、了解SOPC的基本组成和总体结构； 3、对其软硬件开发环境和开发流程建立起整体概念。 第一章 目录 ※ 1 SOPC及其技术 ● 嵌入式系统简介 ● SOC系统简介 ● SOPC技术简介 ● CPLD/FPGA简介 ● 新一代低成本FPGA ——Cyclone II简介 1 SOPC及其技术 嵌入式系统简介 1 SOPC及其技术 嵌入式系统的核心是嵌入式处理器，嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键。 比较流行的高性能嵌入式RISC处理器产品主要有ARM公司的ARM系列、IBM公司的Power PC、MIPS公司的MIPS、Sun公司的Sparc等。 嵌入式操作系统有VxWorks、Windows CE、Linux、pSOS、EPOC、Palm OS 、QNX 、BeOS 、VRTX、C/OS、CLinux等。 1 SOPC及其技术 ◆ARM系列处理器 虽然有多种嵌入式处理器可供选择，但ARM处理器以其高性能、低功耗等突出优点已在32位嵌入式应用中稳居世界第一，已占据32位、64位嵌入式应用的绝大部分市场。 目前非常流行的ARM内核有ARM7TDMI、StrongARM ARM720T、ARM9TDMI、ARM920T、ARM940T、ARM946T、ARM966T、TARM10TDM等。ARM系列还获得了许多实时操作系统供应商的支持。 1 SOPC及其技术 右图所示是嵌入式技术发展的示意图，而SOC和SOPC代表了嵌入式系统发展的方向。 1 SOPC及其技术 SOC系统简介 20世纪90年代后期，嵌入式系统设计从以嵌入式微处理器/DSP为核心的“集成电路”级设计不断转向“集成系统”级设计，提出了SOC（片上系统，System on a Chip）的基本概念。目前嵌入式系统已进入了单片系统SOC的设计阶段，并逐步进入实用化、规范化阶段，集成电路已进入SOC的设计流程。 广义而言，SOC应该指在单片上集成系统级多元化的大规模功能模块，从而构成一个能够处理各种信息的集成系统。 1 SOPC及其技术 狭义地讲，SOC是一种结合了许多功能模块和微处理器核心的单芯片电路系统。 ◆片内使用IP构建是SOC的一个重要特性。 IP（Intellectual Property）即知识产权核或知识产权模块的意思，著名的美国Dataquest咨询公司将半导体产业的IP定义为用于ASIC(Application Specific Integrated Circuit)或FPGA（Field Programmable Gate Array）/CPLD(Complex Programmable Logic Device)中的预先设计好的电路功能模块。IP分为软IP、固IP、硬IP。 1 SOPC及其技术 ●软IP核：用Verilog HDL (Hardware Description Language) 描述的功能块。 ●固IP核：完成了综合的功能块。有较大的设计深度，以网表文件的形式提交客户使用。 ●硬IP核：它提供设计的最终阶段产品：掩模。 显而易见，在具体实现手段和工艺技术尚未确定的逻辑设计阶段，软核具有最大的灵活性，它很容易地借助EDA综合工具与其他外部逻辑结合为一体。相比之下，固核和硬核与其他外部逻辑结合为一体的灵活性要差得多，特别是电路实现工艺改变时更是如此。 1 SOPC及其技术 当需要推出新产品时，SOC开发人员可以将原来的IP转移到新的嵌入式系统上，或者只需要更改一小部分电路，就可满足产品所需要的功能要求。这就是IP核的重复利用。 SOC是以嵌入式系统结构为基础，集软硬件于一体的系统级芯片，其系统功能可以全部由硬件完成，也可以由硬件和软件协同完成。目前，所谓的SOC，主要是指含有嵌入式处理器的SOC，处理器是SOC的一个组成部分，和其他部件融合在一起。 1 SOPC及其技术 SOPC技术简介 Ⅰ基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 即在FPGA中预先植入嵌入式系统处理器。目前最为常用的嵌入式系统大多采用了含有ARM的32位知识产权处理器核的器件。尽管有这些器件构成的嵌入式系统有