论文部分内容阅读
随着信息技术的高速发展,微电子工艺技术的不断革新和计算机体系结构理论的完善,嵌入式技术不断取得新进展,SOPC(System on Programmable Chip)作为SOC和CPLD/FPGA相结合的一项综合技术,集合了两者的优点,成为可编程技术发展到一定阶段的必然产物。对于嵌入式系统产品开发来说,SOPC技术缩短了开发周期,降低了产品开发的风险。Nios II嵌入式处理器是基于SOPC技术的一个32位软核微处理器,它是一个可变结构、通用的RISC型嵌入式处理器。整个Nios II系统的设计过程充分体现了嵌入式系统软硬件协同设计,可重配置,面向用户,面向应用的SOPC技术设计思想。除此之外,应用与Nios II相关的集成开发平台和辅助开发工具SOPC Builder使嵌入式设计者能非常方便地设计构造以处理器为基础的系统,加快Nios II系统的设计与验证环节的开发速度,对于嵌入式系统的产品开发和应用,提供了极具优势的支持。本文工作来源于武汉市科技计划项目“ASIC综合实验与应用开发系统研发”(项目编号:20043007077-19),本项目的设计目标是针对本科教学过程中所涉及的计算机组成原理,单片机等课程的实验教学,为学生提供实验平台。文中主要讨论了SOPC软硬件协同设计这一方法学在项目设计过程中的应用,对SOPC系统开发部分中,所完成的设计进行了详细的阐述,这一系统开发完成了三部分内容:1.开发板的原理图和PCB版图设计,开发板安装与调试;2.硬件系统控制逻辑定制,包括Nios II处理器及相关外设的IP核定制设计,并设计自定义外设的控制逻辑;3.针对现有硬件资源,对操作系统μClinux进行模块化定制,设计集成在其开发环境中,并设计LCD液晶显示应用程序在系统上稳定运行。项目实现了一个集ASIC分离元器件实验设计,单片机实验设计,CPLD/FPGA实验设计及SOPC实验设计为一体的实验装置,现已在江汉大学计算机学院硬件实验室投入稳定应用。