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SOPC嵌入式系统基础教程课程设计

课程设计背景

SOPC(SystemonaProgrammableChip)是将数字系统设计的各

个模块集成到一个芯片上的技术，可以利用FPGA技术实现。使用

SOPC技术设计嵌入式系统时，可以将各种外设控制器集成到可编程器

件中，从而完成完整的嵌入式系统。

随着现代物联网技术的快速发展和普及，嵌入式系统应用场景越来

越广泛，嵌入式系统的开发工程师越来越受到关注。因此，对于计算

机科学专业的学生来说，掌握SOPC嵌入式系统的基础知识和技能也

变得非常重要。

本课程设计旨在通过实践操作，让学生了解SOPC嵌入式系统的基

本概念和应用，提高学生对嵌入式系统的设计能力。

课程设计内容

实验环境准备

软件环境

1.QuartusII集成开发环境

2.ModelSim集成仿真环境

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硬件环境

采用Altera公司推出的DE1-SoC开发板，该开发板主要包括以

下硬件资源：

1.CycloneVSoCFPGA设备，包括FPGA逻辑资源和ARM

处理器资源

2.DDR3SDRAM存储器

3.VGA视频输出端口

4.以太网口

5.GPIO端口

6.SD卡口

7.麦克风输入口

8.音频输出端口

实验流程

本课程设计共包括两个实验设计，分别为：

实验一：利用QuartusII+NiosII+SOPC技术搭建一个包含

I/O和LED控制的简单系统

1.学习NiosII基本概念，如指令集架构、寄存器组、内存、

中断等。

2.学习QuartusII+NiosIIIDE集成开发系统的使用，

包括类型定义、信号定义、仿真和调试功能。

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3.建立一个简单的SOPC系统，包括NiosII处理器、I/O

控制，用于控制VGA显示器中的LED灯。

4.用C语言编写应用程序来控制LED灯，并将程序下载到

板子上，观察LED灯在VGA显示器中的状态。

实验二：利用QuartusII+NiosII+SOPC技术实现文字信息

的发送和显示

1.回顾实验一，加深学生对NiosII和SOPC系统的认识。

2.在实验一的基础上，添加文字信息的发送和显示模块，用

以将文字信息显示到VGA显示器上。

3.掌握Verilog语言，实现传输端发送字符串、接收端接收

并显示字符串的设计。

4.利用C语言编写应用程序，用以发送和接收字符串信息，

实现双向通信。

实验结果

经过以上两个实验的学习，学生应具备以下能力：

1.了解SOPC技术的基本概念和应用场景；

2.掌握QuartusII+NiosII+SOPC技术的开发流程；

3.掌握Verilog语言的基本语法和方法；

4.能够通过C语言程序控制FPGA板子上的硬件，如LED

灯、GPIO等；

5.能够实现文字信息的传输和显示。

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总结

本课程设计旨在通过实践操作，让学生更好地了解SOPC嵌入式系