介紹了基于NIOS II 軟核處理器的SOPC 技術,分析了傳統方法和基于SOPC 技術的
方法實現擴頻收發機的優劣,詳細說明了嵌有NIOS II 的SOPC 技術的方案設計。該設計增強了系統功能,改善了系統的靈活性,并提高了其適應不同應用需求的伸縮性。
關鍵詞： SOPC； NIOS II； 擴頻收發機
嵌入式系統發展朝著小體積[1]、低功耗、高性能的趨勢發展。MCU、DSP 和FPGA 三
種處理器在現代嵌入式系統中扮演的角色呈現三分天下的局面。為了結合MCU、DSP 和
FPGA 各自的優點，上個世紀90 年代末期到本世紀初,各個可編程邏輯器件廠商開始提出自己的SOPC(System on a programmable chip) 片上可編程系統的軟件和硬件一體化解決方案,并提供從低端的消費電子到高端的網絡通信等市場產品。SOPC 概念的提出給今后嵌入式的發展提供了很好的方向[2]。
Altera 公司推出的NIOS II 嵌入式處理器是目前世界上最流行的軟核嵌入式處理器。把
NIOS II 嵌入到FPGA 中，用戶可以獲得200DMIPS 的性能，并可以從60 多個Altera 提供
的IP 核中選擇所需要的，以此來創建一個最適合的嵌入式系統。
目前擴頻收發機處理模塊的實現方式主要有兩種，一種是專用芯片，如STEL2000A 直
接序列擴頻系統專用芯片。另一種是以DSP 芯片為核心，搭配外圍FPGA 來實現擴頻信號的處理。采用專用芯片可以降低系統的開發難度，但是缺乏靈活性，不能滿足特殊場合的應用。隨著數字信號處理器和可編程器件的功能不斷增強，DSP + FPGA 這一模式得到越來越廣泛的應用。DSP + FPGA 芯片的高速運算性能使得部分硬件功能軟件化，極大地增強了系統的靈活性。另一方面，可編程邏輯器件廠商通過在FPGA 芯片中嵌入硬核或軟核嵌入式處理器，極大地增強了芯片的功能，改變了以往只是將FPGA 作為外圍芯片這一模式。我們用嵌入式處理器替代專用DSP 處理器和通用控制器，再配以眾多的IP 核資源，就可以在單片FPGA 上構建一個可編程片上系統,即SOPC(System On Programmable Chip)[3]。
本文將用 NIOS II 的SOPC 解決方案實現一個擴頻收發機中頻模塊。