挑戰(zhàn)SOC基于NIOS的SOPC設(shè)計(jì)與實(shí)踐PDF電子書免費(fèi)下載
資料介紹
SOC 的設(shè)計(jì)以IP 核為基礎(chǔ),以分層次的硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的主要描述手段,借助于以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的EDA 工具進(jìn)行。 SOPC (System on a programmable chip):可編程芯片系統(tǒng))是Altera 公司提出來(lái)的一種靈活、高效的SOC 解決方案。它將處理器、存儲(chǔ)器、I/O 口、LVDS、CDR 等系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的部件,集成到一個(gè)PLD 器件上,構(gòu)建成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。它是可編程系統(tǒng),具有靈活的設(shè)計(jì)方式,可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí),并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。 SOPC 是PLD 和ASIC 技術(shù)融合的結(jié)果,目前0.13 微米的ASIC 產(chǎn)品制造價(jià)格仍然相當(dāng)昂貴,相反,集成了硬核或軟核CPU、DSP、存儲(chǔ)器、外圍I/O 及 可編程邏輯的SOPC 芯片在應(yīng)用的靈活性和價(jià)格上有極大的優(yōu)勢(shì)。所以,有人認(rèn)為SOPC 代表了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。
Altera的Max+Plus Il1 曾是應(yīng)用廣泛、非常受歡迎的PLD (可編程邏輯器件)設(shè)計(jì)軟件,對(duì)于FPGA和CPLD這些PLD器件的應(yīng)用推廣、電路部件和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以及高校有關(guān)專業(yè)的教學(xué)實(shí)習(xí),做出了非常重要的貢獻(xiàn)。近年來(lái),為適應(yīng)微電子技術(shù)及其應(yīng)用的飛速發(fā)展,尤其是SOC (片上系統(tǒng))技術(shù)發(fā)展的需要,Altera 推出了新版本的PLD設(shè)計(jì)軟件Quartus Il。 它繼承了Max+Plus II 的所有優(yōu)點(diǎn),是更加完善的PLD設(shè)計(jì)工具。它包括不同的設(shè)計(jì)輸入手段(原理圖、VHDL或Verilog-HDL)、綜合仿真工具、時(shí)限分析工具、功率評(píng)估工具、PLD布局布線工具和產(chǎn)品驗(yàn)證工具。其中的設(shè)計(jì)工具SOPC Builder更是開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新理念。
SOPC (片上可編程系統(tǒng))是以PLD取代ASIC,更加靈活、高效的soc解決方案。SOPC代表-種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù),也是-種初級(jí)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)師使用Altera的SOPC Builder,在PLD器件上創(chuàng)建硬軟件開發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái),也即用SOPC Builder創(chuàng)建軟核CPU一- Nios 和參數(shù)化的接口總線Avalon。在此基礎(chǔ)上,可以很快地將硬件系統(tǒng)(包括處理器、存儲(chǔ)器、外設(shè)接口和用戶邏輯電路)與常規(guī)軟件集成在單-可編程芯片中。SOPC是PLD和ASIC技術(shù)融合的結(jié)果,它可編程的靈活性和IP設(shè)計(jì)的重用性,易于保證產(chǎn)品的差異性和縮短面市時(shí)間:它無(wú)需庫(kù)存費(fèi)用,也無(wú)需一次性投片費(fèi)用,降低了投資風(fēng)險(xiǎn)。SOPC相對(duì)于SOc的這個(gè)優(yōu)勢(shì),也反映了FPGA日益占有ASIC市場(chǎng)的趨勢(shì)。不過,由于ASIC電路仍有大批量產(chǎn)品的低價(jià)格優(yōu)勢(shì),目前已與FPGA形成共存、互補(bǔ)、相互滲透融合的局面,并出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化ASIC芯片研發(fā)和產(chǎn)品市場(chǎng)。
由于SOPC帶來(lái)的靈活性,使過去耗費(fèi)、刻板的硬件設(shè)計(jì)變得像軟件設(shè)計(jì)一樣容易調(diào)試修改,并出現(xiàn)了諸如可變結(jié)構(gòu)、網(wǎng)上傳送硬件、遠(yuǎn)程升級(jí)硬件、遠(yuǎn)程維修硬件等豐富多彩的新概念、新技術(shù)。同時(shí),由于Altera公司提供了多種廉價(jià)的FPGA器件和研發(fā)工具,并有較完善的大學(xué)支持計(jì)劃,使得一般高校,甚至個(gè)人就有能力問津嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及SOC技術(shù)領(lǐng)域。而在過去,我國(guó)的許多高校和研究機(jī)構(gòu),由于高昂的研究經(jīng)費(fèi)所限,不得不放棄包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)在內(nèi)的硬件技術(shù)研究。
嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展,滲透于各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)。諸如寬帶通信、移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)分布計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、普適計(jì)算(Pervasive Compoting)、可變結(jié)構(gòu)等新概念、新技術(shù),更使得嵌入式系統(tǒng)將涉足從微觀的精細(xì)控制到宏觀的超級(jí)計(jì)算。計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,也必然反映這個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)變化的現(xiàn)實(shí)。軟件公司已開始關(guān)注嵌入式軟件的開發(fā),我國(guó)許多高校的軟件學(xué)院,也充分注意了嵌入式軟件的研究教學(xué),甚至直接關(guān)注嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用,設(shè)立了專門的實(shí)驗(yàn)室。這不能不說是有遠(yuǎn)見之舉措。
本書適合于電子工程、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制專業(yè),以及對(duì)此類專業(yè)有興趣的高年級(jí)本科生和研究生學(xué)習(xí)和自學(xué)SOPC設(shè)計(jì)技術(shù)。如果有電子工程或者EDA軟件方面的經(jīng)驗(yàn),學(xué)習(xí)會(huì)更輕松。本書附錄中刊有Altera 2003年Nios嵌入式軟核心處理器設(shè)計(jì)大賽(中國(guó)大陸賽區(qū)和中國(guó)臺(tái)灣賽區(qū))的獲獎(jiǎng)作品說明,都是一些年輕的學(xué)生在不足4個(gè)月的時(shí)間里完成的作品。如果在數(shù)年前,這些作品本身就構(gòu)成-些相當(dāng)規(guī)模的項(xiàng)目。本書的讀者只要認(rèn)真、勤奮地學(xué)習(xí)好書中的內(nèi)容、并勇于實(shí)踐,就能具備挑戰(zhàn)soc的實(shí)力。
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