SOPC
SOPC
SOPC，英文全称为System On a Programmable Chip，中文意思为可编程片上系统。用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：它是用可编程
逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，来用于嵌入式系统的研究和电子信息
处理。首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升
级，并具备软硬件在系统可编程的功能。可以这样说，SOPC 是PLD 和SOC
技术融合的结果。
SOPC 有何特点？
SOPC 结合了SOC 和PLD、FPGA 各自的优点，一般具备以下基本
特征：（1）至少包含一个嵌入式处理器内核；（2）具有小容量片内高速
RAM 资源；（3）丰富的IP Core 资源可供选择；（4）足够的片上可编程逻
辑资源；（5）处理器调试接口和FPGA 编程接口；（6）可能包含部分可编
程模拟电路；（7）单芯片、低功耗、微封装。
SOPC 技术方案种类及指标比较
基于FPGA的SOPC技术
基于FPGA的数字时钟设计 摘要：EDA技术在电子系统设计领域越来越普及，本设计主要利用VHDL和C 语言在FPGA实验板上设计一个电子数字钟，它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒、。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成，其中包括分频程序模块、时分秒计数模块、处理器及外设模块，并且使用QuartusII运用VHDL语言对分频和计数两个模块进行硬件电路设计和电路波形仿真，运用sopc技术嵌入内核并创建了系统所需的外部设备FLASH和SRAM 软件通过使用NiosII运用C语言进行编程然后下载到硬件电路中,并在FPGA实验板上进行调试和验证。该设计采用自顶向下、混合输入方式（原理图输入—顶层文件连接和VHDL语言输入—各模块程序设计）实现数字钟的设计、下载和调试。 关键词：数字钟；FPGA；VHDL语言；C语言；SOPC技术；
1、选题背景和研究内容 近年来,随着数字集成电路技术的发展,用以前传统的方法进行芯片或系统设计已不能满足要求, 迫切需要提高设计效率。能大大降低设计难度的VHDL设计方法正在被越来越广泛的采用。VHDL 即超高速集成电路硬件描述语言,诞生于1982 年。1987年底, VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。此后VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年IEEE对VHDL 进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL 的内容,公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076--1993 版本。现在, VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言,已成为通用硬件描述语言。 现在电子钟产品可谓百家争鸣，市场上到处可见一些功能齐全的设备，可能基于单片机的比较多，用FPGA设计电子钟可能比较少。因为两个都可以实现同样的功能，而FPGA芯片的价格远比单片机高。出于利润，当然会选择开发成本少的产品。本次设计的目的是为了检验所学的知识（VHDL语言与SOPC技术）同时结合实践巩固知识，由于初涉该领域，相关的知识可能不够全面，实践的经验不够，所以本设计旨在能够实现数字钟的功能，对于各模块设计的优化和性能等方面没有多加考虑。 2、SOPC技术概述 SOPC(System On Programmable Chip)即可编程的片上系统，或者说是基于大规模FPGA的单片系统。SOPC的设计技术是现代计算机辅助设计技术、EDA技术和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC技术的目标就是试图将尽可能大而完整的电子系统，包括嵌入式处理器系统、接口系统、硬件协处理器或加速系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路以及普通数字系统等，在单一FPGA 中实现，使得所设计的电路系统在其规模、可靠性、体积、功耗、功能、性能指标、上市周期、开发成本、产品维护及其硬件升级等多方面实现最优化。SOPC
FPGA习题集及参考答案
习题集及参考答案 一、填空题 1.一般把EDA技术的发展分为（）个阶段。 2.FPGA/CPLD有如下设计步骤：①原理图/HDL文本输入、②适配、③功能仿真、④综合、 ⑤编程下载、⑥硬件测试，正确的设计顺序是①（）⑤⑥。 3.在EDA工具中，能完成在目标系统器件上布局布线的软件称为（）。 4.设计输入完成之后，应立即对文件进行（）。 5.基于硬件描述语言的数字系统设计目前最常用的设计方法称为（）设计法。 6.将硬件描述语言转化为硬件电路的过程称为（）。 7.IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位，以HDL方式提供的IP被称为（） IP。 8.SOC系统又称为（）系统。SOPC系统又称为（）系统。 9.将硬核和固核作为（）IP核，而软核作为（）IP核。 10.IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位，以HDL方式提供的IP被称为（）。 11.HDL综合器就是逻辑综合的过程，把可综合的VHDL/Verilog HDL转化成硬件电路时， 包含了三个过程，分别是（）、（）、（）。 12.EDA软件工具大致可以由五个模块构成，分别是设计输入编辑器、（）、（）、 （）和（）。 13.按仿真电路描述级别的不同，HDL仿真器分为（）仿真、（）仿真、（） 仿真和门级仿真。 14.系统仿真分为（）、（）和（）。 15.（）仿真是对设计输入的规范检测，这种仿真通过只能表示编译通过，说明设计 满足一定的语法规范，但不能保证设计功能满足期望。 16.（）仿真是对综合后的网表进行的仿真，它验证设计模块的基本逻辑功能，但不 带有布局布线后产生的时序信息，是理想情况下的验证。 17.（）仿真是布局布线后进行的后仿真，仿真时考虑了布线延时，和芯片实际的工 作情况更加接近。 18.目前Xilinx公司生产的FPGA主要采用了（）配置存储器结构。 19.描述测试信号的变化和测试工程的模块叫做（）。 20.现代电子系统设计领域中的EDA采用（）的设计方法。 21.有限状态机可分为（）状态机和（）状态机两类。 22.Verilog HDL中的端口类型有三类：（）、（）、输入/输出端口。 23.Verilog HDL常用两大数据类型：（）、（）。 24.FPGA / CPLD设计流程为：原理图/HDL文本输入→（）→综合→适配→（）→ 编程下载→硬件测试。 25.（）是描述数据在寄存器之间流动和处理的过程。 26.连续赋值常用于数据流行为建模，常以（）为关键词。 27.Verilog HDL有两种过程赋值方式：（）和（）。 28.`timescale 1ns/100ps中1ns代表（），100ps代表（）。 29.未来的集成电路技术的发展趋势，把整上系统集成在一个芯片上去，这种芯片被称为 （）。 30.从互连结构上可将PLD分为确定型和统计型两类。确定型结构的代表是（），
技术课程设计基于SOPC技术实现数字闹钟
赣南师院 物理与电子信息学院 SOPC技术课程设计报告书 专业班级：09电信本 学生姓名：胡雯莹 学号：090802054 指导教师：管立新 设计时间：2011.12.30 基于SOPC技术实现数字闹钟 一、课题简介 SOPC技术是美国Altrea公司于2000年最早提出的，并同时推出了相应的开发软件Quartus II。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色，构成SOPC的方案有多种途径，我们主要用到的是：基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC 系统 1．基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 即在FPGA中预先植入嵌入式系统处理器。目前最为常用的嵌入式系统大多采用了含有ARM
的32位知识产权处理器核的器件。尽管由这些器件构成的嵌入式系统有很强的功能，但为了使系统更为灵活完备，功能更为强大，对更多任务的完成具有更好的适应性，通常必须为此处理器配置许多接口器件才能构成一个完整的应用系统。如除配置常规的SRAM、DRAM、Flash外，还必须配置网络通信接口、串行通信接口、USB接口、VGA接口、PS/2接口或其他专用接口等。这样会增加整个系统的体积、功耗，而降低系统的可靠性。但是如果将ARM或其他知识产权核，以硬核方式植入FPGA中，利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核，直接利用FPGA中的逻辑宏单元来构成该嵌入式系统处理器的接口功能模块，就能很好地解决这些问题。 2．基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOS II核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对NIOS II及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 二、数字闹钟的工作原理及设计过程 1、工作原理 数字闹钟组成结构 数字闹钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器及部分扩展电路等组成。 1.1 振荡器 振荡器是数字电子钟的核心，其作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器生成秒脉冲，所以，振荡器频率的精度和稳定度就基本决定了数字电子钟的准确度，为产生稳定的时间标准信号，一般采用石英晶体振荡器。从数字电子钟的精度考虑，振荡频率越高记数精度越高。
EDA技术课后参考答案
第一章 的英文全称及其中文含义是什么？ 答：EDA是Electronic Design Automation，其中文含义是“电子设计自动化”。 2.什么叫EDA技术？简述EDA技术的发展历程。 答：EDA技术有狭义和广义之分，狭义EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为IES/ASIC自动设计技术。 3.简述用EDA技术设计电路的设计流程。 答 EDA设计流程包括：设计准备、设计输入、设计处理、设计校验、器件编程、器件测试和设计验证。 4.什么叫”综合”和”网表文件”? 答: (A)在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。(1)从自然语言转换到 VHDL 语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从 RTL 级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC 设计)，或转换到 FPGA 的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。综合在电子设计自动化中处于核心地位。 (B)网表文件是描述电路的连接关系的文件，一般以文本文件的形式存在。英文为netlist file格式有cdl, spice, aucdl...等 5.从使用的角度来讲，EDA技术主要包括几个方面的内容？这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用? 答: EDA技术的学习主要应掌握4个方面的内容：① 大规模可编程逻辑器件；② 硬件描述语言；③ 软件开发工具；④ 实验开发系统。 6.目前流行的主流厂家的EDA的软件工具有哪些？比较这些EDA软件的差异。 答: （1）目前比较流行的主流厂家的EDA的软件工具有Altera的MAX+plus II、Quartus II 、Lattice的ispEXPERT、Xilinx的Foundation Series。 （2）Max+plus II 是A1tera公司推出的一个使用非常广泛的EDA软件工具，它支持原理图、VHDL和Verilog语言的文本文件，以及波形图与EDIF等格式的文件作为设计输入，并支持这些文件的任意混合设计。它具有门级仿真器，可以进行功能仿真和时序仿真，能够产生精确的仿真结果。在适配之后，Max+plus II生成供时序仿真用的Edif、VHDL和Verilog 3种不同格式的网表文件。Max+plus II界面友好，使用便捷，被誉为业界最易学易用的EDA 软件，并支持主流的第三方EDA工具，支持除APEx20K系列之外的所有A1tera公司的FPGA ／CPLD大规模逻辑器件。 Quartus II是A1tera公司新近推出的EDA软件工具，其设计工具完全支持VHDL和Verilog 的设计流程，其内部嵌有VHDL、Verilog逻辑综合器。第三方的综合工具，如Leonardo Spectrum、Synplify pro和FPGA Compiler II有着更好的综合效果，Quartus II可以直接
FPGA试卷+答案+超详细解答
20ＸＸ—20ＸＸ学年度第(Ｘ)学期期末考试试卷科目：<
3．大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对FPGA结构与工作原理的描述中，正确的是___C___。 A.FPGA是基于乘积项结构的可编程逻辑器件； （FPGA芯片基于查找表的可编程逻辑结构） B.FPGA是全称为复杂可编程逻辑器件； (FPGA 现场可编程逻辑门阵列，CPLD才是复杂可编程逻辑器件) C.基于SRAM的FPGA器件，在每次上电后必须进行一次配置； D.在Altera公司生产的器件中，MAX7000系列属FPGA结构。 （MAX7000系列属CPLD结构） 4．进程中的变量赋值语句，其变量更新是___A___。 (变量（variable）是立即完成的，信号（signal）有延时) A.立即完成； B.按顺序完成； C.在进程的最后完成； D.都不对。 5．VHDL语言是一种结构化设计语言；一个设计实体（电路模块）包括实体与结构体两部分，结构体描述___D___。（结构体实现实体的功能，通过对实体的逻辑功能进行描述） A.器件外部特性； B.器件的综合约束； C.器件外部特性与内部功能； D.器件的内部功能。 6．CASE语句是___A___。（case语句时顺序语句中最重要最常用的顺序语句） A. 顺序语句 B. 并行语句 C. 其它 D.组合逻辑控制电路语句 7． LIBRARY ___A___; --库的声明 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; --库的引用，引用IEEE库中的std_logic_1164中的所有项目A. IEEE B. STD C.WORK D.ENTITY counter IS
sopc技术与应用
Sopc技术与应用 SOPC它是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,来用于嵌入式系统的研究和 电子信息处理.SOPC是一种特殊的嵌入式系统,它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能但它不是简单的SOC,它也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 SOPC的特点 SOPC前提是SOC系统,所以SOPC继承着了SOC的各种特点,而且SOPC兼具这PLD和FPGA 的优点，一般概括其特点为: （1）至少包含一个嵌入式处理器内核 （2）具有小容量片内高速RAM资源； （3）丰富的IPCore资源可供选择； （4）足够的片上可编程逻辑资源； （5）处理器调试接口和FPGA编程接口； （6）可能包含部分可编程模拟电路； （7）单芯片、低功耗、微封装。 SOPC的技术内容: SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析ChipScopeILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC技术主要应用以下三个方向： （1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中预先植入处理器。这使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。（2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOSII核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对NIOSII及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 （3）基于HardCopy技术的应用。这种SOPC系统是指将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化。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，避开了直接设计ASIC的困难。
基于SoPC的嵌入式系统设计技术
第３８卷第２期２００８年３月 航空计算技术 ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｖ０１．３８Ｎｏ？Ｑ Ｍａｒ．２００８基于ＳｏＰＣ的嵌入式系统设计技术 李键，李鹏，张磊 （中国航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８） 摘要：介绍了Ｘｉｌｉｎｘ公司Ｖｉｒｔｅｘ－４ＦＸ系列ＦＰＧＡ的特点，分析了该ＦＰＧＡ内嵌的ＰｏｗｅｒＰＣ４０５处理 器的体系结构及ＣｏｒｅＣｏｎｎｅｅｔ总线的特点。通过多路传输数据总线接口的设计实例，阐述了基于 ＳｏＰＣ（ＳｙｓｔｅｍｏｎＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＣｈｉｐ）的嵌入式系统设计方法。 关键词：片上可编程系统；嵌入式系统 中图分类号：ＴＰ３３６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—６５４Ｘ（２００８）０２—０１２３．０４ 引言 可编程片上系统（ＳｏＰＣ）是在可编程逻辑器件的基础上发展起来的一种灵活、高效的嵌入式系统设计解决方案，系统设计者可以从传统的板级系统设计转换到芯片级系统设计，将系统设计中所需要的各个功能单元以ＩＰ（ＩｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ）的形式集成到ＦＰＧＡ中，实现集成度更高的嵌入式系统。 Ｖｉｒｔｅｘ．４系列ＦＰＧＡ是由Ｘｉｌｉｎｘ公司推出的包含多个面向特定领域平台的ＦＰＧＡ产品，各个系列的ＦＰ－ＧＡ通过对嵌入式处理器、高性能ＤＳＰ功能单元、增强时钟管理、存储器、并行和串行Ｉ／Ｏ、混合信号以及其它功能模块等的优化组合使其可以满足特定领域的应用需求。Ｖｉｒｔｅｘ－４系列的三个平台分别是：针对逻辑应用的Ｖｉｒｔｅｘ．４ＬＸ，针对超高性能信号处理的Ｖｉｒｔｅｘ．４Ｓｘ，针对嵌入式处理和高速串行连接的Ｖｉｒｔｅｘ．４ＦＸ。其中Ｖｉｒｔｅｘ．４ＦＸ系列ＦＰＧＡ主要是为复杂系统应用提供优化，特别是网络、存储、电信和嵌入式应用中的高速串行连接和嵌入式处理，在其配套的ＥＤＫ环境中还为系统设计者提供丰富的总线、时钟、外设、ＪＴＡＧ口等ｌＰ资源，使设计者能够方便的搭建自己的嵌入式系统。 １Ｖｉｒｔｅｘ．４ＦＸ系列ＦＰＧＡ介绍 Ｖｉｒｔｅｘ－４ＦＸ系列ＦＰＧＡ芯片内至少包含一个Ｐｏｗ?ｅｒＰＧ４０５处理器核，其功能结构如图１所示，该处理器核为３２位哈佛结构的ＲＩＳＣ硬核，最高工作频率为４００ＭＨｚ。ＰｏｗｅｒＰＣＡ０５处理器包括以下功能单元：（１）５级数据通道流水线，包括取指、译码、执行、写回、装入写回５级流水段；（２）一个虚拟内存管理单元（ＭＭＵ），支持可变页面大小和写保护、控制访问选项；（３）独立的指令Ｃａｃｈｅ和数据Ｃａｃｈｅ；（４）支持调试和跟踪，包含一个ＪＴＡＧ接口；（５）三个可编程计时器。另外，ＰｏｗｅｒＰＣ４０５硬核还具有如下特点：（１）支持硬件乘法和除法；（２）３２个３２位通用寄存器；（３）１６ＫＢ两路组相联方式指令缓存（ｓｅｔ—ａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅ）；（４）１６ＫＢ两路组相联方式数据缓存、写回／写直达；（５）实现ＰｏｗｅｒＰＣ用户指令集架构（ＵＩＳＡ）；（６）专用的片上存储器接口（ＯＣＭ）；（７）支持ＩＢＭＣｏｒｅＣｏｎｎｅｃｔ总线架构。 ＣｏｒｅＣｏｎｎｅｃｔ总线架构是由ＩＢＭ开发的一种片上总线通信连接技术。ＣｏｒｅＣｏｎｎｅｃｔ总线包括处理器局部总线（ＰＬＢ）、片上外设总线（ＯＰＢ）和设备控制寄存器总线（ＤＣＲ）。ＰＬＢ总线为主设备和从设备之间提供高带宽、低延迟的连接，ＯＰＢ总线为连接具有不同总线宽度和时序要求的外设提供了一条途径，减少了对ＰＬＢ性能的影响，ＤＣＲ总线用来控制ＰｏｗｅｒＰＣＡ０５处理器中的通用寄存器和设备寄存器之间的数据传输。 ２基于ＳｏＰＣ的嵌入式系统设计技术 ２．１平台技术 在平台的基础上来构建嵌入式系统为设计者提供了极大的便利，Ｘｉｌｉｎｘ推出的嵌入式开发工具包（ＥＤＫ）集成了诸如硬件平台产生器（ｐｌａｔｇｅｎ）、硬件仿真模型产生器（ＳｉｍＧｅｎ）、软件平台产生器（１ｉｂｇｅｎ）、应 收稿日期：２００７—１０—１５修订日期：２００８—０２?２０ 作者简介：李键（１９８２一），男，贵州毕节人，硕士研究生，研究方向为计算机系统结构。 万方数据
ARM嵌入式系统开发与应用课后题答案与习题
课后题答案:第一章 1.写出下列英文缩写的英文原文及中文含义。 RAM随机存储器 DRAM动态随机存储器 ROM只读存储器 PROM可编程只读存储器 EPROM可插除可编程只读存储器 CANCAN总线 RTOS实时操作系统 SOPC片上可编程系统 ICE硬件调试器 FI快速终端请求 EEPROM电可插除可编程只读存储器 API应用程序接 DMA直接内存存取 RISC精简指令集计算机 SPI串行万维指令 MMU存储管理单元 UART异步接受发送装置 ARM先进RISC存储器 SWI软件终端指令 2、什么是嵌入式系统？ P3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。P3 （1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。 （2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。（3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。 4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用 （1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O 接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 （2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。（3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。 （4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人机界面。 5、什么是可编程片上系统？在技术上它有哪些特点？ 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作可编程片上系统SOPC，特点如下：实现复杂系统功能的VLSI；采用超深亚微米工艺技术；使用一个以上的嵌入式处理器/DSP;外部可对芯片进行编程；主要采用第三方IP进行设计；足够的片上可编程逻辑资源；具有处理器调试接口和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；微处理器/dsp以ip核的形式方便的嵌入在FPGA中。 6、什么是嵌入式外围设备？简要说明嵌入式外围设备是如何分类的。 嵌入式外围设备，是指在一个嵌入式系统硬件构成中，除了核心控制部件-----嵌入式微处理器/DSP 以外的各种存储器，输入/输出接口、人机接口的显示器/键盘、串行通信接口等。根据外围设备的功能可分为以下五类：存储器类型；通信接口；输入/输出设备；设备扩展接口；电源及辅助设备。 7、.简述嵌入式系统软件的组成和功能？ 组成：应用层，OS层，BSP层 11、什么是软硬件协同设计？他最大的特点是什么？嵌入式系统开发为什么可以采用这种方法进行。嵌入式是系统设计时使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。系统是指任何由硬件，软件或者两者的结合来构成的功能设备。由于嵌入式系统是一个专用系统，所以在嵌入式产品的设计过程中，软件设计和硬件设计是紧密结合的、相互协调的；特点是：在设计时从系统功能的是先考虑，把实现时的软硬件同时考虑进去，硬件设计包括芯片级“功能定制”设计。这样既可最大限度的利用有效资源，缩短开发周期，又能取得更好的设计效果。 第二章 1、CISC与RISC分别指什么？说明他们各自有什么特点，应用领域和发展趋势如何？ 复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码，也就是指令较长，分成几个微指令去执行，正是如此开发程序比较容易（指令多的缘故），但是由于指令复杂，执行工作效率较差，处理数据速度较慢，PC 中 Pentium的结构都为CISC CPU。 RISC是精简指令集CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比CISC高，不过，必须经过编译程序的处理，才能发挥它的效率，我所知道的IBM的 Power PC为RISC CPU的结构，CISCO 的CPU也是RISC的结构。 RISC与CISC的主要特征对比 比较内容 CISC RISC 指令系统复杂，庞大简单，精简 指令数目一般大于200 一般小于100 指令格式一般大于4 一般小于4 寻址方式一般大于4 一般小于4 指令字长不固定等长 可访存指令不加限制只有LOAD/STORE指令 各种指令使用频率相差很大相差不大
FPGA试卷+答案+超详细解答
广东技术师范学院电子与信息学院10应用电子技术教育2班 20ＸＸ—20ＸＸ学年度第(Ｘ)学期期末考试试卷科目：<
3．大规模可编程器件主要有FPGA、CPLD两类，下列对FPGA结构与工作原理的描述中，正确的是___C___。 A.FPGA是基于乘积项结构的可编程逻辑器件； （FPGA芯片基于查找表的可编程逻辑结构） B.FPGA是全称为复杂可编程逻辑器件； (FPGA 现场可编程逻辑门阵列，CPLD才是复杂可编程逻辑器件) C.基于SRAM的FPGA器件，在每次上电后必须进行一次配置； D.在Altera公司生产的器件中，MAX7000系列属FPGA结构。 （MAX7000系列属CPLD结构） 4．进程中的变量赋值语句，其变量更新是___A___。 (变量（variable）是立即完成的，信号（signal）有延时) A.立即完成； B.按顺序完成； C.在进程的最后完成； D.都不对。 5．VHDL语言是一种结构化设计语言；一个设计实体（电路模块）包括实体与结构体两部分，结构体描述___D___。（结构体实现实体的功能，通过对实体的逻辑功能进行描述） A.器件外部特性； B.器件的综合约束； C.器件外部特性与内部功能； D.器件的内部功能。 6．CASE语句是___A___。（case语句时顺序语句中最重要最常用的顺序语句） A. 顺序语句 B. 并行语句 C. 其它 D.组合逻辑控制电路语句 7．LIBRARY ___A___; --库的声明 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; --库的引用，引用IEEE库中的std_logic_1164中的所有项目A. IEEE B. STD C.WORK D.ENTITY counter IS
基于sopc的LCD1602液晶显示
基于sopc的LCD1602液晶显示 液晶是常用的显示输出设备，种类繁多。我们常用的比较容易的液晶是LCD1602液晶，下文给了一个基于sopc的LCD1602液晶的驱动程序。 SOPC Builder中自带LCD1602液晶软核，设计时可以直接添加，十分方便。 打开Quartus II软件，在sopc builder里建立如下硬件 在nios II软件里写如下程序： #include
check_busy(); IOWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_COMMAND(LCD1602_BASE,0x01); check_busy(); IOWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_COMMAND(LCD1602_BASE,0x06); check_busy(); IOWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_COMMAND(LCD1602_BASE,0x0C); } void lcd_prints(alt_u8 *string) { while(*string !='\0') { check_busy(); IOWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_DATA(LCD1602_BASE,*string); string++; } } void select_xy(alt_u8 x,alt_u8 y) { check_busy(); if(x%2==0) { I OWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_COMMAND(LCD1602_BASE,0x80+y); } else { I OWR_ALTERA_AVALON_LCD_16207_COMMAND(LCD1602_BASE,0xC0+y); } } int main() { lcd_init(); select_xy(0,0); lcd_prints(lcd_string1); select_xy(1,7); lcd_prints(lcd_string2); return 0;
SOPC技术定义
SOPC System-on-a-Programmable-Chip 即可编程片上系统 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（S OPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 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。 SOPC的技术内容 SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备，如：逻辑分析仪和数字示波器，已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析仪Chip Sco pe ILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC技术主要应用以下三个方向： 1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中预先植入处理器。这使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。 2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOS II核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对N IOS II及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。 3）基于HardCopy技术的应用。这种SOPC系统是指将成功实现于FPGA器件上的SOPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化。把大容量FPGA的灵活性和AS IC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，避开了直接设计ASIC的困难。 现在市场上Altera公司支持SOPC的FPGA芯片有：
FPGA笔试题及答案总结
第 1 章 FPGA基础知识 1.1 FPGA设计工程师努力的方向 SOPC，高速串行I/O，低功耗，可靠性，可测试性和设计验证流程的优化等方面。随着芯片工艺的提高，芯片容量、集成度都在增加，FPGA 设计也朝着高速、高度集成、低功耗、高可靠性、高可测、可验证性发展。芯片可测、可验证，正在成为复杂设计所必备的条件，尽量在上板之前查出bug，将发现bug的时间提前，这也是一些公司花大力气设计仿真平台的原因。另外随着单板功能的提高、成本的压力，低功耗也逐渐进入FPGA设计者的考虑范围，完成相同的功能下，考虑如何能够使芯片的功耗最低。高速串行IO的应用，也丰富了FPGA 的应用范围，象xilinx的v2pro中的高速链路也逐渐被应用。总之，学无止境，当掌握一定概念、方法之后，就要开始考虑FPGA其它方面的问题了。 1.2 简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程 系统设计电路构思，设计说明与设计划分，电路设计与输入（HDL代码、原理图），功能仿真与测试，逻辑综合，门级综合，逻辑验证与测试（综合后仿真），布局布线，时序仿真，板级验证与仿真，加载配置，在线调试。常用开发工具（Altera FPGA） HDL语言输入：Text Editor（HDL语言输入），还可以使用Ultra Edit 原理图输入：Schematic Editor IP Core输入：MegaWinzad 综合工具：Synplify/Synplify Pro，Qaustus II内嵌综合工具仿真工具：
ModelSim 实现与优化工具：Quartus II集成的实现工具有Assignment Editor（约束编辑器）、LogicLock（逻辑锁定工具）、PowerFit Fitter（布局布线器）、Timing Analyzer（时序分析器，STA分析工具）、Floorplan Editor（布局规划器）、Chip Editor（底层编辑器）、Design Space Explorer（设计空间管理器）、Design Assistant（检查设计可靠性）等。后端辅助工具：Assembler（编程文件生成工具），Programmer（下载编程工具），PowerGauge（功耗仿真器） 调试工具：SignalTap II（在线逻辑分析仪），SignalProbe（信号探针）。系统级设计环境：SOPC Builder，DSP Builder，Software Builder。 1.3 Quartus文件管理 1. 编译必需的文件：设计文件（.gdf、.bdf、EDIF输入文件、.tdf、verilog 设计文件、.vqm、.vt、VHDL设计文件、. vht）、存储器初始化文件（.mif、.rif、.hex）、配置文件（.qsf、.tcl）、工程文件（.qpf）。 2. 编译过程中生成的中间文件（.eqn文件和db目录下的所有文件.tdf，.hdb，.xml等） 3. 编译结束后生成的报告文件（.rpt、.qsmg 等） 4. 根据个人使用习惯生成的界面配置文件（.qws等） 5. 编程文件（.sof、.pof、.ttf等） 1.4 IC设计流程
2020年智慧树知道网课《EDA技术》课后章节测试满分答案
绪论单元测试 1 【多选题】(10分) 学习EDA技术这门课程的具体要求是（） A. 初步掌握基于FPGA的VLSI系统设计与实现的方法和技术，具备分析、解决实际问题的能力，具有较强的专业实践能力和创新能力。 B. 较好地掌握应用EDA技术进行系统设计开发的方法，具备应用EDA技术进行综合性数字系统设计的初步能力，经过后续的综合应用实践，能够从事FPGA的设计与开发、SOPC的设计与开发以及ASIC的前端设计等工作。 C. 掌握EDA技术的基本概念、基础知识；了解FPGA/CPLD的结构、工作原理、性能指标及应用选择；熟练掌握硬件描述语言VHDL的编程；熟练掌握EDA技术的开发软件及EDA实验开发系统的使用。 2 【多选题】(10分) 学习EDA技术这门课程，我们希望达到的学习目标是（） A. 基本掌握ASIC的后端设计与开发 B. 基本掌握ASIC的前端设计与开发 C. 掌握一种硬件描述语言VHDL D.
基本掌握SOC的设计与开发方法 E. 基本掌握SOPC的设计与开发方法 F. 熟悉FPGA的设计与开发 3 【多选题】(10分) EDA技术课程的学习要点是（） A. 以课题为中心，以研究式教学为主要形式 B. 抓住一个重点(硬件描述语言编程) C. 掌握两个工具(FPGA/CPLD开发软件、EDA实验开发系统的使用) D. 运用四种手段（案例分析、应用设计、线上学习、上机实践) E. 采用五个结合(边学边用相结合、边用边学相结合、理论与实践相结合、线上与线下相结合、课内与课外相结合)
第一章测试 1 【单选题】(10分) EDA的中文含义是（） A. 计算机辅助工程设计 B. 计算机辅助设计 C. 电子设计自动化 2 【判断题】(10分) 狭义的EDA技术，就是指以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为IES/ASIC自动设计技术。 A. 对 B. 错
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。
SOPC技术现状前景及理解
宁波工程学院 实验题目SOPC技术现状前景及理解学院名称：电子与信息工程学院 专业：电信102 嵌入式方向学生姓名：石子良10401180227 指导教师：郑德春
SOPC(System On Programmable Chip)即可编程的片上系统，或者说是基于大规模FPGA的单片系统。SOPC的设计技术是现代计算机辅助设计技术、EDA技术和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC技术是将尽可能大而完整的电子系统，包括嵌入式处理器系统、接口系统、硬件协处理器或加速系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路以及普通数字系统等，在单一FPGA中嵌入实现。大量采用IP复用、软硬件协同设计、自顶向下和自底向上混合设计的方法，边设计、边调试、边验证……原本需要写上几千行的VHDL代码的功能模块，通过嵌入IP核后，只需几十行C代码即可实现。因此，可以使得整个设计在规模、可靠性、体积、功耗、功能、性能指标、上市周期、开发成本、产品维护及其硬件升级等多方面实现最优化。 传统的设计技术已经很难满足系统化、网络化、高速度、低功耗、多媒体等实际需求，SOPC（片上可编程系统）可将处理器、存储器、外设接口和多层次用户电路等系统设计需要的功能模块集成到一块芯片上，因其灵活、高效、设计可重用特性，已经成为集成电路未来的发展方向，广泛应用到汽车、军事、航空航天、广播、测试和测量、消费类电子、无线通信、医疗、有线通信等领域。 SOPC技术是一门全新的综合性电子设计技术，涉及面广。因此在知识构成上对于新时代嵌入式创新人才有更高的要求，除了必须了解基本的EDA软件、硬件描述语言和FPGA器件相关知识外，还必须熟悉计算机组成与接口、汇编语言或C语言、DSP算法、数字通信、嵌入式系统开发、片上系统构建与测试等知识。显然，知识面的拓宽必然推动电子信息及工程类各学科分支与相应的课程类别间的融合，而这种融合必将有助于学生的设计理念的培养和创新思维的升华。 SOPC 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等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。这种基于PLD 可重构 SoC的设计技术不仅保持了SoC以系统为中心、基于IP模块多层次、高度复用的特点,而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势。相对ASIC 定制技术来说 , FPGA是一种通用器件, 通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。 SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx 公司的片内逻辑分析ChipScopeILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC技术主要应用以下三个方向： （1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中预先植入处理器。这使得FPGA灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SOPC系统。 （2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SOPC系统是指在FPGA中植入软核处理器，如：NIOSII核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对