第二讲 SOPC嵌入式系统基础知识

嵌入式系统与应用
讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
2） 注意事项 （3）dsp_builder
（必须先装matlab 与Quartus，且版本号需配套。）
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
二、 SOPC设计流程
（方案论证、系统设计、设计文档 ）
三、 altera公司Quartus II软件基础
（未用引脚设为输入，高阻态“As inputs tri-stated”、 要有顶层实体设计与 目标芯片 引脚的连接关系表）
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讲授：伍宗富
课外作业：
1.说明Quartus II的基本开发流程。 2. matlab 、Quartus II、 dsp_builder、 nios II软件安装。
教学重点：开发流程、 Quartus II软件使用方法。 教学难点：Quartus II软件的使用。 教学方法：讲授法、计算机辅助法。 课时计划：2学时 使用教材：周立功等．SOPC嵌入式系统基础教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社 主要参考文献:
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 刘洪涛．ARM嵌入式体系结构与接口技术[M]．北京：人民邮电出版社 田耘等．无线通信FPGA设计[M]．北京：电子工业出版社 孟宪元等．FPGA嵌入式系统设计教程[M]．北京：电子工业出版社 徐光辉等.基于FPGA的嵌入式开发与应用[M].北京：电子工业出版社 沈文斌.嵌入式硬件系统设计与开发实例详解[M].北京：电子工业出版社 SOPC技术与应用．江国强 编著．北京：机械工业出版社 王彦等.基于FPGA的工程设计与应用[M].西安：西安电子工业出版社 周润景等．基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例[M]．北京：电子工业出版社
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
2） 注意事项 （2）Quartus II
③将授权文件“license.DAT”复制到安装目 录下，如：D:\Program Files\altera\quartus。 在license.dat中查找替换 HOSTID= 机器的网卡物理地址， 如：运行 cmd，执行ipconfig/all，则屏幕显示
生成编程下载文件，扩展名为.sof）;
（7）波形仿真;
（建立波形文件扩展名为.vwf 、插入节点或总线、 仿真时间域设置、 编辑输入信号、存盘、运行仿真）
（8）编程下载（注意：Hardware Setup硬件设置 要与下载接口匹配）。
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讲授：伍宗富
课堂小结
一、SOPC基本概念
（IP核、基于SOPC的嵌入式系统的结构）
End Time，Insert - Insert Node /Bus等。
（3）Project菜单：
①“Set as Top_Level Entity”设置顶层实体文件。 ② “Add Current File to Project”：
添加当前的设计文件到工程项目等。
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三、 altera公司Quartus II软件基础 2. Quartus II软件菜单命令操作
③创建元件命令： “Create/Update– Create Symbol files”
（生成文件扩展名为.bsf）
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 2. Quartus II软件菜单命令操作
（2）Edit菜单：
①剪切、复制、粘帖、删除、选择、查找。 ② 仿真波形相关命令：
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讲授：伍宗富
《嵌入式系统与应用》 课 程 教 学
讲授：伍宗富
湖南文理学院电气与信息工程学院
2011年2月23日星期三
嵌入式系统与应用
讲授：伍宗富
第 二 讲 SOPC嵌入式系统基础知识
教学目的：使学生掌握SOPC嵌入式系统的基本概念、开发流程，
熟悉altera公司Quartus II软件使用方法。
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
2） 注意事项
（1）matlab（安装授权码） （2）Quartus II ①环境变量名：LM_LICENSE_FILE，
变量值：C:\Documents and Settings\Administrator\altera_tum.dat
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讲授：伍宗富
课题： SOPC嵌入式系统基础知识
一、SOPC基本概念 二、 SOPC设计流程 三、 altera公司Quartus II软件基础 四、课堂小结 五、作业
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一、 SOPC基本概念
1. SOC
SOC（System On a Chip）称为片上系统， 它是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上 或芯片组上。SOC中可以包括微处理器CPU、数字 信号处理器DSP、存储器（ROM、RAM、Flash等）、 总线和总线控制器、外围设备接口等，还可以包 括数模混合电路（放大器、比较器、A/D和D/A转 换器、锁相环等），甚至延拓到传感器、微机电 和微光电单元。 SOC是专用集成电路系统，其设计周期长， 设计成本高，SOC的设计技术难于被中小企业、 研究所和大专院校采用。
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讲授：伍宗富
一、 SOPC基本概念
3. IP核
IP（Intellectual Property）核是具有知识 产权的集成电路芯核简称。有软核（硬件语言描述， 在综合之前的寄存器传输级模型, 如Nios II嵌入式微处理器核）、 硬核（经过验证的设计版图, 如ARM嵌入式微处理器核）之 分。集成电路IP是指经过预先设计、预先验证、 符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准， 具有相对独立并可以重复利用的电路模块或子 系统。例如CPU、运算器、存储器、放大器等 都可以是IP模块。IP模块具有知识含量高、占 用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容 差性大等特点，可重复用于SOC、SOPC或复 杂ASIC设计中。
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
2） 注意事项 （2）Quartus II
⑤编程下载驱动： a.并口通信接口：添加/删除硬件向导— 硬件类型“声音、视频和游戏控制器”， 驱动文件在安装文件夹目录中， 如：D:\Program Files\altera\quartus \drivers\win2000，执行中选择 “altera ByteBlaster”。 B通信接口：驱动文件在安装文件 夹\quartus \drivers \usb-blaster目录中。
host name :wzf001 physicay address:0040d0270433 查找原HOSTID= XXXXXXXXXXXX替换为 HOSTID=0040D0270433
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三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
2） 注意事项 （2）Quartus II
嵌入式系统与应用
讲授：伍宗富
一、 SOPC基本概念
4.基于SOPC的嵌入式系统的结构
FPGA 键盘 嵌入式 CPU核 PIO 通信口 UART Timer RAM ROM PLL IP模块 DSP 存储器 LED LCD
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讲授：伍宗富
二、 SOPC 设计流程
设计准备 设计输入 设计编译 设计仿真 器件编程 硬件测试 设计者依据任务要求所要做的准 备工作，如进行方案论证、系统 设计和器件选择等。 包括文本输入、图形输入、存储 器输入、波形输入等多种输入方 式，也可以采用文本、图形两者 混合的设计输入方式，还可以采 用自上向下（Top-Down）的层次 结构设计方法，将多个输入文件 合并成一个设计文件等。 功能仿真和时序仿真
②在altera_tum.dat中查找替换 HOSTID= 机器的网卡物理地址， 如：运行 cmd，执行ipconfig/all，则屏幕显示
host name :wzf001 physicay address:0040d0270433 查找原HOSTID= XXXXXXXXXXXX替换为 HOSTID=0040D0270433
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讲授：伍宗富
三、 altera公司Quartus II软件基础 1. 软件的安装
1） 相关软件 （1）matlab； （2）Quartus II ；
（quartus_windows、quartus_programmer）
（3）ip核； （4）dsp_builder; （5）nios II； （6）modelsim等。
2） 注意事项 （3）dsp_builder
（相同环境变量名：LM_LICENSE_FILE， 多个变量值之间用一个英文分号“;”隔开。如： %USERPROFILE%\altera_tum.DAT;E:\Modeltech_6.0\license.dat;
D:\altera\quartus51\license.dat;%USERPROFILE%\altera_tum.DAT;E:\Mode ltech_6.0\license.dat ）
us II软件基础 2. Quartus II软件菜单命令操作
（1）File菜单：
① 工程项目：新建、打开、保存、另存为、关闭。 设计文件：新建、打开、保存、另存为、关闭。 ② MAX+PLUS II 设计项目的转换命令：
“Convert MAX+PLUS II Project”