sopc 更新时间：2011-05-27 10:50

本词条由华强电子网用户提供，如果涉嫌侵权，请与我们客服联系，我们核实后将及时处理。

SoPC即片上可编程系统(SoPC-System on a Programmable Chip)，是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。

构成sopc的三种方案

• 1 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统：

  该方案是指在FPGA中预先植入处理器.最 常用的是含有ARM32位知识产权处理器核的器件。为了到达通用性,必须为常规的嵌入式处理器 集成诸多通用和专用的接口,但增加了成本和 功耗.如果将ARM或其它处理器核以硬核方式植 入FPGA中,利用FPGA中的可编程逻辑资源,按 照系统功能需求来添加接口功能模块,既能实现目标系统功能,又能降低系统的成本和功耗. 这样就能使得FPGA灵活的硬件设计与处理 器的强大软件功能有机地结合在一起,高效地 实现SOPC系统。

  IP硬核直接植入FPGA存在以下不足: IP硬核多来自第三方公司,FPGA厂商无法控制费用,从而导致FPGA器件价格相对偏高. IP硬核预先植入,使用者无法根据实际需要 改变处理器结构.更不能嵌入硬件加速模块 (DSP). 无法根据实际设计需要在同一FPGA中集成多 个处理器. 无法根据实际设计需要裁减处理器硬件资源 以降低FPGA成本. 只能在特定的FPGA中使用硬核嵌入式处理器

  2 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统：

  IP软核处理器能有效克服上述不足: 目前最有代表性的软核处理器分别是 Altera公司的Nios II核,以及Xilinx公司 的MicroBlaze核.特别是Nios II核,能很好的解决上述五方面的问题. Altera的Nios II核是用户可随意配置核构 建的32位嵌入式处理器IP核,采用Avalon总 线结构通信接口;包含由FS2开发的基于 JTAG的片内设备内核. 在费用方面,由于Nios II是由Alter公司 直接提供而非第三方厂商产品,故用户通常无需支付知识产权费用,Nios II的使用费 用仅仅是其瞻仰的FPGA逻辑资源的费用

  3 基于HardCopy技术的SOPC系统：

  HardCopy就是利用原有的FPGA开发工具, 将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化,从而克服传统ASIC设 计中普遍存在的问题. ASIC(SOC)开发中难于克服的问题包括:开发周期长,产品上市慢,一次性成功率低,有 最少投片量要求,设计软件工具繁多且昂贵, 开发流程复杂等.

  利用HardCopy技术设计ASIC,开发软件费 用少,SOC级规模的设计周期不超过20周,转化 的ASIC与用户设计习惯的掩模层只有两层,且 一次性投片的成功率近乎100%,即所谓的FPGA 向ASIC的无缝转化用ASIC实现后的系统性能将必原来在 HardCopy FPGA上验证的模型提高近50%,而功 耗则降低40%.

  HardCopy技术是一种全新的SOC级ASIC设计 解决方案,即将专用的硅片设计和FPGA至 HardCopy自动迁移过程结合在一起的技术,首 先利用Quartus II将系统模型成功实现于 HardCopy FPGA上,然后帮助设计者把可编程解 决方案无缝地迁移到低成本的ASIC上.这样, HardCopy器件就把大容量FPGA的灵活性和ASIC 的市场优势结合起来,实现对于有较大批量要 求并对成本敏感的电子产品上,从而避开了直 接设计ASIC的困难.

sopc三种方案的比较

sopc的特点

• SOPC结合了SOC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征：

  至少包含一个嵌入式处理器内核；

  具有小容量片内高速RAM资源；

  丰富的IP Core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。

sopc的开发流程

• SOPC的开发流程通常包括2个方面:基于Quartus II,SOPC Builder的硬件设计,基于NiosII IDE的软件设计.对于比较简单的 NiosII系统,一个人便可执行所有设计.对于比较复杂的系统,硬 件和软件设计可以分开进行. SOPC的开发过程中要使用到Quartus II,SOPC Builder以及Nios II IDE

  SOPC Builder: 它是Nios II软核处理器的开 它是Nios II软核处理器的开 发包,用于实现Nios II系统 配置,生成以及与Nios II系统相关的监控和软件调试平台的生成;

  Nios IDE: 用于完成基于Nios II系统的软件开发和调试, 并可借助其自带的Flash 并可借助其自带的Flash 编程器完成对Flash以及EPCS的编程操作.

  QuartusII: 用于完成Nios II系统的分析综合,硬件优化,适配,配置文件编程下载以及硬件系统测试等;

  硬件开发

  用 SOPC Builder 软 件 从 NiosII 处 理 器 内 核 和 NiosII 开发套件提供的外设列表中 选 取 合 适 的的系统，其内部包含了一系列的模块，如处理器、存储器、总线、DSP 等IP 核。使用SoPC Buider，设计人员能够快速地调用和集成内建的IP 核库，定义一个从硬件到软件的完整系统。