SOPC第三章SOPC技术

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。
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
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与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%。
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 用仅仅是其占用的FPGA逻辑资源的费用。
这样就能使得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。
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
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。
Nios II IDE
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；
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
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。
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。
SOPC可以认为是基于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的方案也有多种途径。
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
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， 按照系统功能需求来添加接口功能模块，既能实 现目标系统功能，又能降低系统的成本和功耗。
3.1 SOPC开发流程
SOPC的开发流程通常包括2个方面：基于Quartus II、SOPC Builder的硬件设计、基于NiosII IDE的 软件设计。对于比较简单的NiosII系统，一个人便可 执行所有设计。对于比较复杂的系统，硬件和软件设 计可以分开进行。
SOPC的开发过程中要使用到Quartus II、SOPC Builder以及Nios II IDE，三者之间关系如下所示：
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。
3 基于HardCopy技术的SOPC系统
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
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FPGA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。
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
IP软核处理器能有效克服上述不：
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。
第三章 SOPC设计入门
3.1 SOPC开发流程 3.2 SOPC Builder 的使用方法 3.3 NiosII软核处理器 3.4 Nios II 软件开发 3.5 SOPC设计实例
知识要点回顾
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。
3.1 SOPC开发流程
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；
SOPC Builder GUI
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。