概述 SOPC系统开发流程
sopc开发流程
实验一一、实验目的1．掌握用 Quartus II 开发 SOPC 的基本流程。
2．掌握用 SOPC Builder 进行 Nios II CPU 开发的基本流程。
3．掌握整个 Nios II 集成开发环境。
二、实验环境1．SOPC-NIOSII SOPC 开发平台一套。
2．USB下载电缆一条。
三、实验原理本实验的目的主要是对 SOPC 有一个基本的认识，了解整个实验过程，并掌握整个 Nios II 集成开发环境的应用。
(1) 在 Quartus II中新建一个工程。
(2) 在 SOPC Builder中根据自己的需要加入各种参数值。
(3) 利用 SOPC Builder 产生 Quartus II 能够识别的文件。
(4) 在(1)中新建的工程中加入(3)中生成的文件。
(5) 加入输入、输出以及双向端口，并根据需要对其命名。
(6) 对(5)中命名的输入、输出核双向端口根据选定的 FPGA 进行引脚分配。
(7) 编译工程。
(8) 下载编辑代码到 FPGA。
(9) 利用 Nios II 新建另一个工程。
(10) 根据(2)中的资源，编写项目需要的代码。
(11) 编译、下载并调试，查看运行结果，直到正确。
(12) 如果需要，将(11)中生成的代码下载到代码 Flash 中。
四、实验内容为了熟悉 SOPC 的基本开发流程，本实验要完成的任务就是设计一个最简单的系统，系统中包括 Nios II CPU、作为标准输入/输出的 JTAG UART 以及存储执行代码SRAM。
通过 SOPC Builder 对系统进行编译，然后通过 Quartus II 对系统进行二次编译，并把产生的 FPGA 配置文件通过 USB 下载电缆下载到实验箱上，这时便完成了本实验中的硬件开发。
接下来的工作是软件协同开发——在Nios II IDE 中编写一个最简单的 C 代码，对其编译后，通过 USB 下载电缆下载到 FPGA 中执行，执行的结果就是在 Nios II 的 Console 窗口打印一条信息——“Hello Nios II！”。
sopc
∙SoPC即片上可编程系统(SoPC-System on a Programmable Chip)，是一种灵活、高效的SoC解决方案。
它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的作用模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。
它是PLD和SOC技术融合的结果。
目录∙构成sopc的三种方案∙sopc三种方案的比较∙sopc的特点∙sopc的开发流程∙sopc的解决方案构成sopc的三种方案∙ 1 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统：该方案是指在FPGA中预先植入处理器.最常用的是含有ARM32位知识产权处理器核的器件。
为了到达通用性,必须为常规的嵌入式处理器集成诸多通用和专用的接口,但增加了成本和功耗.如果将ARM或其它处理器核以硬核方式植入FPGA中,利用FPGA中的可编程逻辑资源,按照系统作用需求来添加接口作用模块,既能实现目标系统作用,又能降低系统的成本和功耗. 这样就能使得FPGA灵活的硬件设计和处理器的强大软件作用有机地结合在一起,高效地实现SOPC系统。
IP硬核直接植入FPGA存在以下不足: IP硬核多来自第三方公司,FPGA厂商无法控制费用,从而导致FPGA器件价格相对偏高. IP硬核预先植入,使用者无法根据实际需要改变处理器结构.更不能嵌入硬件加速模块(DSP). 无法根据实际设计需要在同一FPGA中集成多个处理器. 无法根据实际设计需要裁减处理器硬件资源以降低FPGA成本. 只能在特定的FPGA中使用硬核嵌入式处理器2 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统：IP软核处理器能有效克服上述不足: 目前最有代表性的软核处理器分别是Altera公司的Nios II核,以及Xilinx公司的MicroBlaze核.特别是Nios II核,能很好的解决上述五方面的问题. Altera的Nios II核是用户可随意配置核构建的32位嵌入式处理器IP核,采用Avalon总线结构通信接口;包含由FS2开发的基于JTAG的片内设备内核. 在费用方面,由于Nios II是由Alter公司直接提供而非第三方厂商产品,故用户通常无需支付知识产权费用,Nios II的使用费用仅仅是其瞻仰的FPGA逻辑资源的费用3 基于HardCopy技术的SOPC系统：HardCopy就是利用原有的FPGA开发工具, 将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化,从而克服传统ASIC设计中普遍存在的问题. ASIC (SOC)开发中难于克服的问题包括:开发周期长,产品上市慢,一次性成功率低,有最少投片量要求,设计软件工具繁多且昂贵, 开发流程复杂等.利用HardCopy技术设计ASIC,开发软件费用少,SOC级规模的设计周期不超过20周,转化的ASIC和用户设计习惯的掩模层只有两层,且一次性投片的成功率近乎100%,即所谓的FPGA 向ASIC的无缝转化用ASIC实现后的系统性能将必原来在HardCopy FPGA上验证的模型提高近50%,而功耗则降低40%.HardCopy技术是一种全新的SOC级ASIC设计解决方案,即将专用的硅片设计和F PGA至HardCopy自动迁移过程结合在一起的技术,首先利用Quartus II将系统模型成功实现于HardCopy FPGA上,然后帮助设计者把可编程解决方案无缝地迁移到低成本的ASIC上.这样, HardCopy器件就把大容量FPGA的灵活性和ASIC 的市场优势结合起来,实现对于有较大批量要求并对成本敏感的电子产品上,从而避开了直接设计ASIC的困难.sopc三种方案的比较∙sopc的特点∙SOPC结合了SOC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征：至少包含一个嵌入式处理器内核；具有小容量片内高速RAM资源；丰富的IP Core资源可供选择；足够的片上可编程逻辑资源；处理器调试接口和FPGA编程接口；可能包含部分可编程模拟电路；单芯片、低功耗、微封装。
第12章 SOPC系统开发技术 2
EDA技术与原理
清华大学出版社
（9）与各种片内外设、片外外设、存储器的接口； （10）基于GNU C/C++工具集和EcLipse IDE的软件开发
环境；
（11）硬件辅助的调试模块，在IDE环境下，可以开始、 停止、断点、单步执行、指令跟踪；
（12）Altera公司的Signal TapⅡ逻辑分析仪，实现指令、 数据、FPGA设计中的逻辑信号进行实时分析。
中对应用程序进行仿真调试；也可在ModelSim软
件中进行仿真调试。NiosⅡ IDE同时也提供了先进
的硬件调试特性，包括软件和硬件断点、数据触发
器和指令、数据、片内和片外跟踪等。软件调试完
成以后，NiosⅡ IDE通过Flash Programmer把应用
程序烧到Flash中，使系统在上电配置完成后，自
一个定制HAL 系统库。这个库能为程序和底层硬件的通信提 供接口驱动程序，它类似于创建Nios系统时SOPC Builder生成 的SDK。
（3）使用NIOSⅡIDE对软件工程进行编译、调试。 （4）将硬件设计下载到开发板上后，就可以将软件下载到 开发板上并在硬件上运行。
EDA技术与原理
12.2.4 自定制指令
12.2.1 Nios II 系统设计流程
EDA技术与原理
清华大学出版社
设计流程的第一步是设计规划。需要根据产品电路系统的 功能特点、性能指标、功耗成本等因素确定系统的软硬件模 块与配置。基于Nios II的SOPC系统是一个软硬件复合的系 统，在开发时可以分为硬件、软件两个部分。对于通常的嵌 入式系统开发，往往会遇到所需要的功能既可以用软件的方 式来实现，也可以用纯硬件的逻辑来实现。纯硬件实现需要 占用较多硬件资源，但是可以保证较高的工作速度；反之， 软件方式需要占用CPU的处理时间。通常，若系统对速度无 特殊要求，则可以考虑用软件方式承担更多的功能。图12-2 是SOPC系统开发流程。
sopc系统的开发流程
sopc系统的开发流程英文回答：The development process of a SOPC (System on Programmable Chip) system typically involves several key steps.1. System Requirements and Design: The first step in developing a SOPC system is to clearly define the system requirements and design the system architecture. This involves understanding the functionality and performance requirements of the system and determining the key components that will be included in the design.2. Hardware Design: Once the system architecture is defined, the next step is to design the hardware components of the SOPC system. This may involve designing custom logic using hardware description languages (HDL) such as Verilog or VHDL, as well as selecting and integrating off-the-shelf IP cores for standard functions.3. Software Development: In parallel with hardware design, software development for the SOPC system also takes place. This may involve writing device drivers, firmware, and application software that will run on the system.4. Integration and Testing: After the hardware and software components are developed, they need to beintegrated and tested together as a complete system. This involves verifying that the hardware and software work together as intended and meet the system requirements.5. Verification and Validation: Once the SOPC system is integrated, it needs to undergo thorough verification and validation to ensure that it meets the functional and performance requirements. This may involve simulation, emulation, and prototype testing.6. Deployment and Maintenance: After the SOPC systemhas been verified and validated, it can be deployed for use. However, the development process doesn't end here. The system will require ongoing maintenance and support toaddress any issues that arise and to incorporate new features or updates.中文回答：SOPC系统的开发流程通常包括以下几个关键步骤。
SOPC开发流程及开发平台简介PPT课件
分配外设地址和中断
生成系统
SOPC Builder GUI
自定义命令
IP
模块
处理器库
外设模块库
硬件开发
Nios II IDE
软件开发
Quartus II
GNU Tools
HDL 源文件 测试台
用户逻辑设计 其它的IP模块 SOPC Builder的 顶层.bdf文件
2.1 SOPC开发流程
软件开发
配置Nios II处理器
选择并配置外设.IP
连接各外设模块
分配外设地址和中断
生成系统
SOPC Builder GUI
自定义命令
IP
模块
处理器库
外设模块库
硬件开发
Nios II IDE
软件开发
Quartus II
GNU Tools
使用SOPC Builder生成系统后，可以直接使用Nios II IDE开始设计C/C++应用程序代码。Altera提供外设驱动程序和硬件抽象层(HAL),使用户能够快速编写与低级硬件细节无关的Nios II程序；
2.1 SOPC开发流程
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；
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；
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。
2.1 SOPC开发流程
SOPC开发流程及Quartus II的使用
主窗口的工具栏上直接点击图标
可以进行全编译
全编译的过程包括分析与综合（Analysis & Synthesis）、适配 （Fitter）、编程（Assembler）、时序分析(Classical Timing Analysis)这4个环节，而这4个环节各自对应相应的菜单命令，可以单 独分步执行，也就是分步编译。
Quartus II操作基础
5、RTL阅读器：在设计的调试和优化过程中，可以使用 RTL阅读器观察设计电路的综合结果，同时也可以观察源设 计如何被翻译成逻辑门、原语等 。 RTL阅读器是观察和确定源设计是否实现了设计要求的 理想工具。 执行仿真验证设计功能之前使用RTL阅读器查找设计中 的问题，可以在设计早期发现问题，为后期的验证工作节省 时间。 当设计通过编译后，选择QuartusⅡ主窗口Tools菜单下 Netlist Viewers\RTL Viewer命令，弹出RTL阅读器窗口
Quartus II操作基础
——编译设计文件
QuartusⅡ编译器的主要任务是对设计项目进行检查并完成逻辑综合，
同时将项目最终设计结果生成器件的下载文件。编译开始前，可以先 对工程的参数进行设置。
QuartusⅡ软件中的编译类型有全编译和分步编译两种。 选择QuartusⅡ主窗口Process菜单下Start Compilation命令，或者在
缺点：
1）原理图设计方法没有实现标准化，不同的EDA软件中的图形处 理工具对图形的设计规则、存档格式和图形编译方式都不同，因此兼 容性差，难以交换和管理。 2）由于兼容性不好，性能优秀的电路模块的移植和再利用非常困 难，难以实现用户所希望的面积、速度以及不同风格的综合优化 3）原理图输入的设计方法不能实现真实意义上的自顶向下的设计 方案，无法建立行为模型，从而偏离了电子设计自动化最本质的涵义。
sopc的系统的开发流程
sopc的系统的开发流程英文回答：The development process of a system on a programmable chip (SoPC) can be summarized as follows:1. System specification: This is the first and most important step, as it defines the requirements and objectives of the system. The system specification should include information about the system's functionality, performance, and cost constraints.2. Hardware design: The next step is to design the hardware architecture of the system. This involvesselecting the appropriate components, such as processors, memory, and peripherals, and connecting them together to create a functional system.3. Software design: Once the hardware architecture has been designed, the next step is to design the software thatwill run on the system. This involves writing code that will control the hardware and implement the system's functionality.4. System integration: The final step is to integrate the hardware and software into a complete system. This involves testing the system to ensure that it meets the requirements and objectives, and making any necessary adjustments.中文回答：片上系统（SoPC）的开发流程主要包括以下几个步骤：1. 系统需求分析，这是开发的第一步，也是最重要的一步，需要明确系统的需求和目标。
第节SOPC设计流程及支持NiosII的FPGA
Quartus ModelSim DSP HardCopy（1）在采用NIOS II处理器设计嵌入式系统时，一般遵循如下的流程：1.分析系统需求说明，包括功能需求和性能要求等；2. 建立Quartus II工程，建立顶层实体；3. 调用SOPC Builder生成一个用户定制的系统模块（包括NIOS II及标准外设模块）；4. 将SOPC系统模块集成到硬件工程中，并添加一些模块，可以是Altera公司提供的LPM模块、第三方提供的或用户自己定制的模块；5. 在顶层实体中，将SOPC系统模块、Altera的LPM或用户自定义的模块连接起来；6. 分配引脚和编译工程，编译生成系统的硬件配置文件.sof和.pof文件；7. 下载工程，验证，将配置文件下载到开发板上进行验证；8. 软件开发，开发可以使用IDE开发环境，也可以使用SDK Shell；9. 编译软件工程，生成可执行文件.elf;10. 调试程序，将硬件配置文件下载到开发板，将可执行文件下载到RAM，直到软硬件协同工作。
在上面的过程中，用到的软件有Quartus II、Nios II SDK shell或Nios II IDE、ModelSim 等，如果进行DSP的开发，还会用到Matlab和DSPBuilder。
Quartus II用来建立硬件的系统，其中包括SOPC Builder工具，SOPC Builder用来建立SOPC系统模块，Quartus II支持多种设计方式，如原理图，硬件描述语言等，硬件描述语言的方式支持VHDL和Verilog。
软件开发使用Nios II SDK shell或Nios II IDE，IDE开发环境采用图形化的开发环境，使用方便直观。
而SDK shell采用命令窗口的方式进行程序的调试。
ModelSim是HDL编译仿真软件，用于对设计的硬件系统进行RTL级的仿真。
DSP Builder是Altera公司推出的数字信号处理开发软件，用来实现算法和硬件实现的无缝过渡，用户可以在Matlab的Simulink中完成算法模型的仿真、验证，然后通过SignalCompiler将模型文件转换成硬件描述语言的文件（2）支持Nios II的FPGACyclone和Cyclone II系列Stratix和Stratix II系列HardCopy器件HardCopy IIHardCopy StratixHardCopy APEX三代Cyclone和Cyclone II系列Cyclone 于2002年12月份推出。
sopc开发流程
SOPC开发流程
一、硬件设计阶段
1.确定系统需求
（1）定义系统功能和性能要求
（2）确定硬件接口和功能模块
2.进行系统架构设计
（1）划分系统模块
（2）设计模块之间的通信接口
二、软件编程阶段
1.确定软件需求
（1）定义软件功能和算法
（2）确定软件与硬件的接口规范
2.进行软件编程
（1）编写软件程序
（2）测试软件功能和稳定性
三、系统集成阶段
1.硬件与软件集成
（1）将硬件和软件进行集成
（2）确保硬件与软件协同工作正常2.进行系统调试
（1）调试系统功能和性能
（2）优化系统性能和稳定性
四、验证和测试阶段
1.确认系统功能
（1）验证系统功能是否符合需求（2）进行功能性测试
2.进行性能测试
（1）测试系统响应速度和资源利用率（2）确保系统性能达标
五、部署和发布阶段
1.准备部署环境
（1）确定部署硬件平台和软件环境（2）进行部署准备工作
2.系统部署
（1）将系统部署到目标平台
（2）部署后的系统功能测试
六、运行和维护阶段
1.系统运行
（1）系统投入运行
（2）监控系统运行状态
2.系统维护
（1）定期维护系统
（2）处理系统运行中的问题
以上是SOPC开发流程的详细步骤，确保系统开发按照规范进行，达到预期效果。
sopc的开发流程
sopc的开发流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第6章 SOPC开发流程及开发平台简介--SOPC软件开发环境安装
SOPC开发环境软件安装软件介绍 Altera公司的SOPC开发环境软件包括三个部分：Quartus、NIOS、SDKQuartus硬件设计的综合软件，包括源设计（支持硬件描述语言，“原理图”等设计方法）、设计文件的编译、仿真、管脚分配、下载等多项功能，能实现传统的EDA设计软件的全部功能。
因此，Quartus可以独立运行，在没有NIOS软件支持的情况下，它可以完成传统EDA设计的所有工作，即MAXplusII的全部工作，并且比MAXplusII在很多地方都有改进和提高。
NIOS SOPC设计的专用插件，由Quartus软件调用执行，生成以32位CPU为核心的处理系统。
该系统细节部分用硬件描述语言生成（可选具体是用哪一种语言描述），其顶层设计文件也生成一个“符号”文件，是方便在Quartus中用“原理图”设计方法时可直接调用。
SOPC生成的设计文件需要在Quarts中再次编译生成可下载到器件中的文件。
需要说明一下的是，SOPC的设计文件中没有针对器件管脚的定义，不能直接下载，至少需要在Quartus中添加输入输出模块，分配管脚后才能正确下载并工作。
SDK SOPC的软件执行部分支持用C语言做源代码设计，因此Altera公司提供的SDK就是针对与C语言设计的软件集成环境，该软件主要完成C语言的编译、下载C语言执行代码到硬件系统、以及调试工作。
SDK工作时,需要NIOS编译过程中所提供的，针对与具体SOPC系统的C语言库文件，让设计人员可以直接调用NIOS提供的CPU系统资源。
SDK软件是NIOS软件的一个必备的重要组成部分，在安装NIOS时，会自动安装SDK的全部内容，不需要单独安装。
软件安装 SOPC软件之间由于上述的原因，在安装次序、安装目录这两个方面都有需要注意的地方。
因为SDK是以NIOS的附件自动安装的，所以在下面讨论的安装过程中只需要对Quartus和NIOS这两个软件进行正确安装，SDK就可以工作了，不单独讨论。
嵌入式技术概述--SOPC硬件开发环境及硬件开发流程介绍 ppt课件
能 模 块
配
置
配 置
件 到
工 程
文 件
SOF
FPGA
•系统所需的计 算性能、带宽、 吞吐量、接口 类型以及多线 程软件支持等。
用户定制指令与外设
•若 需要 ， 用
标
户可以定制
准
指令和外设
库 模
逻辑。
块
SOPC硬件设计流程
•当 标 准 库 模 块不能满足设 计 要Ni求osⅡ时内，核和可标准外设 设计定制逻辑 模块。
SOPC硬件设计实例
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
2-2）创建NiosⅡ系统模块： 4) LCD控制器的添加，在Avalon components中的display 库中选择Character LCD(162, Optrex 16027) 。
SOPC硬件设计实例
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
SOPC硬件设计实例
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
2-2）创建NiosⅡ系统模块： 2)定时器的添加，在Avalon components中的other库中选 择Interval Timer。
SOPC硬件设计实例
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
2-2）创建NiosⅡ系统模块： 3) PIO（按键）的添加，在Avalon components中的other 库中选择PIO 。
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
2-1）创建顶层实体：选择FileSave As；确定Add to Current Project选项被选中，点 击“保存”，文件被保存并被加入到工程中。
SOPC硬件设计实例
电子钟设计：2）创建NiosⅡ系统模块
2-2）创建NiosⅡ系统模块：启动SOPC Builder，选择ToolsSOPC Builder，出现 Create New System对话框。
第四讲 SOPC系统开发技术
PCB
Co Processor
CPU
Flash Ram
UART
FPGA Co SOPC Processor IP集成
Codec DMA Con. LCD Con.
Flash Ram
UART
Codec DMA Con.
CPU
LCD Con.
FPGA
此方案适合于系统的预研初期，投资小、风险小，可以快 速构建原型系统，加速产品上市，提高市场获益。
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.2 Nios II软件设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.2 Nios II软件设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.2 Nios II软件设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.2 Nios II软件设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
3．降低系统成本
三、 SOPC系统设计示例
4.3.1 Nios II硬件系统设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.1 Nios II硬件系统设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.1 Nios II硬件系统设计流程
4.3 SOPC系统设计示例
4.3.1 Nios II硬件系统设计流程
4.4 SOPC系统接口设计
4.4.2 用户自定义指令设计
4.4 SOPC系统接口设计
4.4.3 IDE Flash编程下载
4.4 SOPC系统接口设计
4.4.3 IDE Flash编程下载
4.4 SOPC系统接口设计
4.4.3 IDE Flash编程下载
4.4 SOPC系统接口设计
4.4.3 IDE Flash编程下载
SOPC开发流程及开发平台简介
案例二：智能门禁系统的SOPC开发
要点一
总结词
要点二
详细描述
智能门禁系统是SOPC开发的另一个应用领域，通过集成微 处理器、读卡器、显示屏等模块，实现门禁的智能化管理 。
智能门禁系统SOPC开发同样涉及硬件设计、逻辑设计、 系统集成等多个环节。在硬件设计方面，需要选择合适的 读卡器、显示屏等器件，并设计合理的电路板布局和布线 。在逻辑设计方面，需要编写门禁控制程序和算法，实现 门禁的智能化管理。在系统集成方面，需要将各个模块进 行整合，并进行测试和调试，确保系统的稳定性和可靠性 。
IP核
可重用的硬件模块，用于加速SOPC系统的开发，如处理器核、存储器控制器等。
硬件描述语言
用于描述硬件逻辑的编程语言，如VHDL和Verilog。
软件开发平台
嵌入式操作系统
提供多任务管理和系统资源 管理功能，如Linux、 VxWorks等。
1
开发工具
用于编写、编译和调试应用 程序的软件工具，如Eclipse
IP核
用于设计可复用的硬件模块，如CPU、DSP、GPU等。IP核可以由第三方提供，也可以 自己开发。
软件开发工具
编译器
01
调试器
பைடு நூலகம்02
03
集成开发环境（IDE）
用于将高级语言编写的程序编译 成机器码，常见的编译器有GCC、 Clang等。
用于调试程序，常见的调试器有 GDB、JTAG等。
用于编写、编译、调试程序，常 见的IDE有Eclipse、Visual Studio等。
通信领域
信号处理
SOPC技术在通信领域广泛应用于信号处理，如调制解调、信道编解码等。
高速串行接口
SOPC技术可以实现高速串行接口，如PCI Express、Serial RapidIO等，用于高速数据传输。
第8章 SOPC技术开发概述
8.1 SOPC的概念
SOPC（System On a Programmable Chip）是可编程片上系统的缩 写，是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。在一 个SOPC设计中，将所用到的微处理器、DSP芯片、存储器件、I/O、 控制逻辑、混合信号模块（Mixed-Signal Blocks）等在内的许多部 分集成到FPGA器件上，构建成一个可编程的片上系统。可编程系 统具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，且具备软硬 件在系统可编程的功能。
第8章 SOPC技术开发概述
从二十世纪九十年代末以来，电子系统的设计方式发生了巨大的 改变。基于模块的芯片设计正成为电子系统设计的主流。Altera公 司也提出了基于FPGA的片上系统解决方案——SOPC技术。该技 术利用了计算机辅助设计技术，以嵌入式技术为核心，集软硬件 为一体，最大程度地优化系统，符合未来电子技术的发展趋势。 在本章中，将主要向用户介绍SOPC的相关技术。
硬件开发部分
连接各个模块
软件开发部分
EDIF网表文件 HDL源文件 测试文件
生成系统
C头文件 定制库 外设驱动程序
综合和布局布线
验证和调试
编译、链接和调试
用户设计 其它IP模块
FPGA器件
用户源代码库 实时操作系统
ห้องสมุดไป่ตู้
在芯片上调试
8.3.2 SOPC的设计阶段
NiosII系统设计流程分为硬件和软件设计两个部分。可以在硬件设 计完成之后，再开始软件的设计过程，也可以同时进行硬件和软 件的开发工作。总体上分三个阶段。 1．系统分析阶段
3．低成本实现
4．外围设备 5．定制指令 6．硬件加速 7．Avalon－MM总线架构
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系统硬件验证（仿真、时序约束）
下载，提交硬件系统
创建软件工程 底层硬件调试 软件开发阶段 应用层软件开发 编译、板级调试
SOPC项目开发基本步骤
3、 SOPC Builder
什么是SOPC？
ห้องสมุดไป่ตู้
SOPC Builder集成在Quartus II 软件中，是一个强大的 系统开发工具，可以帮助用户定义并产生一个完整的SOPC, 比传统的手动集成方式要方便得多。 用户可以使用SOPC Builder生成一个基于Nios II软核 处理器的系统，也可以生成基于其他处理器的系统，甚至是 不包含任何处理器的纯外设互联系统。 使用传统的设计方法，用户必须手动编写HDL代码用于 连接各个子系统。而使用SOPC Builder，只要操作图形界面 接口，就可以自动生成各个组件的互联逻辑。SOPC Builder 自动生成系统所有组件的HDL文件，而顶层HDL文件则例化好 了系统的所有组件。SOPC Builder既能够生成VHDL代码，也 能够生成Verilog代码。
什么是SOPC？
1、SOC（System On a Chip）
数字电路高度集成化是现代电子发展的大势所 趋，片上系统 SOC也就应运而生。它是指在单个芯 片上集成一个完整的系统，一般包括微处理器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 是具备特定功能、应用于特定 产品的专用集成电路。
处理器选择 硬件实现功能 需求阶段 嵌入式IP核外设 自定义逻辑
软件实现功能
创建Quartus II工程 架构最小系统（处理器、RAM、ROM） SOPC架构 集成通用外设（调用现有IP核）
集成自定义逻辑外设（自行开发模块）
项目 硬件设计阶段 自定义逻辑开发、利用DSP Builder开发DSP模块 例化SOPC系统 集成系统 例化自定义逻辑、DSP模块
什么是SOPC？
2、 SOPC （System On a Programmable Chip）
SOPC称为可编程片上系统，它是基于FPGA器件的、 可重构的SOC。SOPC可以在一块FPGA器件上集成硬核或软 核CPU、DSP模块、锁相环（PLL）、存储器、各类I/O接 口、以及自定义逻辑，可以灵活高效地解决SOC方案，而 且也是SOC的前端设计。 SOPC设计周期短、成本低，一般只需要一台配有 SOPC开发软件的PC机和一台SOPC试验开发系统，就可以 进行SOPC的设计与开发。目前，SOPC技术已成为倍受众 多中小企业、研究所和大专院校青睐的设计技术。
SOPC Builder
系统架构
选择并添加组件 HDL 例化文件 .vhd or .v Quartus II FPGA设计 设计输入（HDL代码编写） 组件设置与连接 生成系统 系统描述文件 .ptf Altera Monitor Programmer （面向小型应用系统） 软件开发 添加汇编或C源文件
引脚分配 编辑源文件 时序约束 编译并下载 编译 调试运行软件
生成FPGA配置文件
FPGA 配置文件
目标器件
软件 应用程序
SOPC系统开发流程
Nios II EDS或IDE （面向大中型应用系统）
系统头文件 .h
软件开发
添加C源文件
编辑C源文件 编译软件工程 调试/运行软件
软件应用程序
目标器件