SOPC整理

SOPC复习

考试题型：填空：30*1

判断：10*2

名词解释：5*4

问答题：10*3

第一章：概述

1.什么是嵌入式系统？

嵌入式系统是指嵌入到对象体系中的专用计算机系统，包括硬件和软件两大部分。硬件包括处理器、存储器、输入输出接口和外部设备等，软件包括系统软件和应用软件。

2.实现嵌入式系统目前有几种途径？

构成SOPC的三种方案：1.基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统

2.基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统

3.基于HardCopy技术的SOPC系统

3.描述SOPC技术对现代数字系统设计提供什么技术和途径？与上学期学的PLD有什么联系和区别？

SOPC将处理器、存储器、I/O、LVDS、CDR等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上，构成一个可编程的片上系统。

技术：基于PLD可重构SOC的设计技术。

联系与区别：SOPC是PLD与SOC技术融合的结果。PLD不是嵌入式，没有CPU，只能作为硬件系统。

4.SOPC用到的硬件描述语言有哪些？

AHDL、VHDL、Verilog HDL描述语言

5.支持SOPC有哪几种芯片（FPGA）？

Altera支持SOPC的FPGA：Cyclone 系列、Cyclone II 系列、Stratix 系列、Stratix II 系列

6.名词解释。

IC:是半导体元件产品的统称,包括:集成电路、三极管、特殊电子元件。

ASIC：专用IC。是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的芯片组

SOC:片上系统。随IC设计与工艺的提高，使原先由许多IC组成的电子系统可集成到一个芯片上，构成SOC。

SOPC:（System On Programmable Chip）可编程的片上系统。是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。

EDA：电子设计自动化。

IP：（intellectual Property）是知识产权的简称。基于SOPC的设计在很大程度上依赖于集成电路IP。

1、软核（Soft IP Core）完成行为描述。

2、固核（Firm IP Core）完成结构描述。

3、硬核（Hard IP Core）完成物理描述并通过工艺验证。

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART

HAL,Hardware Abstraction Layer,硬件抽象层

JTAG是英文“Joint Test Action Group（联合测试行为组织）,

EPCS(Erasable programmable configurable serial)是串行存储器

6.开发过程中用到的应用平台

Quartus II:是Altera公司的第四代可编程逻辑器件集成开发环境，提供从设计输入到器件编程的全部功能。

SOPC Builder:是功能强大的基于图形界面的片上系统定义和定制工具。SOPC Builder库中包括处理器和大量的IP核及外设。

Nios II:是Nios II系列嵌入式处理器的基本软件开发工具。所有软件开发任务都可以Nios II IDE下完成，包括编辑、编译和调试程序。

７. 构成SOPC的三种方案（1）基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统（2）基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统（3）基于HardCopy技术的SOPC系统

第二章、SOPC开发流程及开发平台简介

1. 利用现有IP实现SOPC的整个过程。

2.简述SOPC开发的各个步骤和功能。

基于Quartus II、SOPC Builder的硬件设计、基于NiosII IDE的软件设计。

SOPC Builder：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；

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；

Nios II 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编程器完成对Flash以及EPCS的编程操作。

３.建立QuartusII工程，建立顶层图*.bdf硬件系统的配置文件*.sof和*.pof

对用户程序进行编译，生成可执行文件*.elf

将配置文件.sof下载到FPGA，将可执行文件.elf下载到RAM，利用IDE编译后将.elf编程到Flash中

第三章、Nios II 体系结构

Nios II是一种软核(Soft-Core)处理器。

1.Nios II 处理器系列包括三种内核: Nios II/f (快速),性能最高，但占用的逻辑资源最多。

Nios II/e (经济),占用的逻辑资源最少，但性能最低。

Nios II/s (标准),平衡的性能和尺寸。NiosII/s内核比第一

代的Nios CPU更快，占用的资源更少。２.Nios II的寄存器文件包括32个通用寄存器和6个控制寄存器，32位指令集，32位数

据宽度，32个外部中断源，2GB寻址空间

３. Nios II的控制寄存器的读/写访问只能在超级用户态(Supervisor Model)由专用的控制寄存器读/写指令(rdctl和wrctl)实现。

４. N Nios II处理器有3种运行模式：

用户模式(User Mode)；不能访问控制寄存器和一些通用寄存器

超级用户模式(Supervisor Mode) ；除了不能访问与调试有关的寄存器，通常程序代码在这里调试模式(Debug Mode)最大访问权限，无限制访问所有功能模块

6.Nios II的异常处理：Nios II异常包括硬件中断和软件异常。软件异常包括：软件陷阱异常、未定义指令异常、其它异常。

7.中断控制器：Nios II体系结构支持32个外部硬件中断，即irq0~irq31。每个中断对应一个独立的中断通道。

8.中断源有几个？中断源与一般中断有什么不同？

32个外部中断源，

9.CPU有没有相关指令定义优先级？

没有，有固有优先级（irq0~irq31）。

10.存储器、I/O口有几种？

三种：高速缓存(Cache)、紧耦合存储器(TCM)、SDRAM。

11.I/O口与地址映射关系？

12.寻址方式：

寄存器寻址:所有的操作数都是寄存器，结果保存在寄存器中

移位寻址:寄存器和带符号的16位立即数相加的结果作为地址

立即数寻址:操作数是指令中的常量

寄存器间接寻址:使用了移位寻址，只是移位值是常量0

绝对寻址:范围有限制的绝对寻址使用带有寄存器r0（它的值始终是0x00）

的移位寻址来实现。

13.Nios II异常处理，与单片机是否有区别，异常事件有几种？

第四章、Nios II 外围设备

1.Nios II外围设备相关作用、功能？