基于FPGA的嵌入式系统毕业论文课程设计
基于FPGA的嵌入式系统设计与开发研究
基于FPGA的嵌入式系统设计与开发研究嵌入式系统是指具有特定功能的计算机系统，被嵌入到其他设备中以完成特定任务。
嵌入式系统的设计与开发在现代技术领域中具有重要的地位，其中基于可编程逻辑器件（FPGA）的嵌入式系统尤为重要。
本文将探讨基于FPGA的嵌入式系统设计与开发的研究，并分析其在实际应用中的价值与挑战。
首先，我们需要了解FPGA是什么。
FPGA是一种基于可编程逻辑门阵列（PLA）的集成电路芯片，具有灵活性和可编程性，可以通过配置器件中的逻辑门和连接资源来实现各种硬件功能。
相比于传统的固定功能集成电路，FPGA具有更高的性能、灵活性和可靠性，因此广泛应用于嵌入式系统设计与开发中。
基于FPGA的嵌入式系统设计与开发的研究主要涉及以下几个方面：硬件设计、嵌入式软件开发、系统集成与验证。
在硬件设计方面，基于FPGA的嵌入式系统需要首先确定系统的需求和功能，然后进行硬件结构设计。
硬件设计主要包括逻辑设计、电路设计、时序设计等。
通过使用硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog来描述系统的行为和结构，设计师可以实现各种硬件模块和接口，并通过逻辑综合工具生成对应的电路网表。
随后，通过布局布线工具将电路网表映射到FPGA的逻辑单元和资源中，最终生成比特流文件（Bitstream），供FPGA配置器件使用。
嵌入式软件开发是基于FPGA的嵌入式系统设计与开发中的另一个重要方面。
嵌入式软件开发主要涉及嵌入式处理器的选择与集成、固件编程、设备驱动程序的开发等。
在嵌入式系统设计中，使用处理器核心与FPGA逻辑单元进行协同工作，处理器核心负责控制和高层次算法处理，FPGA逻辑单元负责实时数据处理和硬件加速，使得系统具有较高的性能和吞吐量。
通过使用嵌入式软件开发工具如Eclipse等，设计师可以编写和调试嵌入式软件，并将其烧录到FPGA中。
系统集成与验证是保证基于FPGA的嵌入式系统正常运行的关键步骤。
系统集成主要涉及将各个硬件模块、嵌入式软件和外设等组合到一起，并实现合适的通信和数据交换机制。
基于FPGA 的嵌入式系统设计
基于FPGA的嵌入式系统设计Design of Embedded System Based on FPGA(长江大学计算机科学学院) 林华Lin Hua摘要：提出了一种基于FPGA及MicroC /OS的嵌入式系统设计的新方法；从系统硬件平台设计与实现、系统软件配置、实时操作系统MicroC/OS-II的设计应用三方面详细介绍了整个系统平台的设计实现过程，并给出了验证结果。
关键字：FPGA；NIOS II；MicroC /OS；嵌入式系统中图分类号:TP 文献标识码:AAbstract：This paper proposes a new method for embedded system designing，based on FPGA and MicroC/OS．This paper introduce the design and realization course of the whole system flat in details from the hardware design，the software design and the design of MicroC/OS-II. the experiment result is given.Key words: FPGA；NIOS II；MicroC /OS；Embedded system1 前言近年来，随着嵌入式核心芯片的飞速发展，改变了传统嵌入式系统的设计方法，嵌入式系统逐渐由板级向芯片级过渡，即片上系统——SOC。
片上系统是追求产品系统最大包容的集成器件，是当前嵌入式应用领域的技术热点。
SOC的出现使集成电路发展成为集成系统，整个电子整机的功能可以集成到一块芯片中，降低了设计成本，缩短了开发周期。
因此，本文设计了一个基于FPGA的嵌入式系统，既能满足嵌入式系统教学实验的需要，同时也可作为嵌入式产品开发平台。
2 系统硬件设计本系统要实现的功能包括：可以运行嵌入式操作系统；支持NIOS II开发；支持USB 通讯；支持RS-232串口通讯；支持以太网通讯；支持JTAG接口在线调试与下载。
基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现
2、输入模块设计
输入模块主要包括乐曲信息的采集和传输。本系统中，乐曲信息采用MIDI格 式进行存储和传输。用户可以通过MIDI键盘或者其他MIDI设备将乐曲信息输入到 系统中。
3、处理模块设计
处理模块主要由FPGA完成，其主要任务是将输入的乐曲信息转换为硬件可以 识别的控制信号。
具体来说，FPGA首先需要将MIDI格式的乐曲信息解析为数字信号，然后通过 内部算法进行处理，生成控制音频硬件的信号。本系统中，FPGA主要通过VHDL编 程语言来实现上述功能。
基于FPGA的嵌入式系统的设计与实 现
目录
01 基于FPGA的嵌入式系 统设计与实现
02 参考内容
基于FPGA的嵌入式系统设计与 实现
随着科技的不断发展，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。FPGA（现 场可编程门阵列）作为一种灵活、高效的硬件设计技术，为嵌入式系统设计提供 了新的解决方案。本次演示将介绍基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现。
经过以上步骤，我们可以得出基于FPGA的嵌入式系统的设计与实现具有以下 优点：首先，FPGA的可编程性使得硬件设计更加灵活，可以根据不同需求进行定 制和优化；其次，FPGA的高速并行处理能力可以提高整个嵌入式系统的运算效率 和性能；再次，使用FPGA可以降低系统功耗和成本，同时减小了系统的体积和重 量；最后，FPGA的可重构特性使得系统升级和维护更加简便。
1、硬件设计
系统的硬件部分主要包括DSP、FPGA、RAM、Flash等。其中，DSP用于实现 信号处理算法，接收GPS和惯性导航等传感器数据，计算出位置、速度等信息； FPGA用于实现硬件接口、数据传输和控制逻辑，连接各个硬件模块，保证系统的 正常运行；RAM用于存储运行时的数据和程序；Flash用于存储固件程序和常量数 据。
(6)基于FPGA的嵌入式系统设计
FPGA技术发展新趋势（3）
FPGA与ASIC界限日趋模糊，相互融合 与 界限日趋模糊， 界限日趋模糊
XCS30XL Price
$5.50 $5.50 $5.50 $5.50
Percentage of Device Used
17% 36% 27% 6%
Effective Function Cost
$.93 $1.98 $1.49 $0.33
PCI Interface
$6.55
45%
$2.95
Prices are for 250Ku, least expensive package, slowest speed grade
IP资源复用与IP Core IP IP Core设计
IP资源复用理念
IP资源复用(IP Reuse)是指在集成电路 设计过程中，通过继承、共享或购买所 需的部分或全部智力产权内核(IP Core)， 进行设计、综合和验证，从而加速流片 设计过程的设计方法 IP Core是一种商品，是可编程逻辑器件 设计工程师价值体现的主要途径
面向二十一世纪的嵌入式系统设计技术
第六章：基于 第六章：基于FPGA的嵌入式系统设计 的嵌入式系统设计 －System On a Programmable Chip
徐 欣
副教授
嵌入式系统开放研究小组
主要内容
FPGA技术发展趋势综述 IP资源复用与IP Core设计 MicroBlaze软处理器IP Core MicroBlaze IP Core介绍 SOPC基本特征与设计实现 基于Internet可重构逻辑技术（IRL ）
基于FPGA的嵌入式系统设计
计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇基于ＦＰＧＡ的嵌入式系统设计周汝（湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲４１２００８）—基于ＦＰＧＡ设备驱动的解决方案。
该方案使用处摘要：在对现有的ＩＲＬ实现方案进行分析的基础上，提出了一种新的解决方案——理器控制方式结合嵌入式实时操作系统实现了通过互联网进行远程配置的功能，并且具有体系结构简单、跨平台、配置过程灵活快速、硬件成本较低等特点。
关键词：ＦＰＧＡ；嵌入式系统；ＩＲＬ系统中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）１４－２０９５４－０２ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡＺＨＯＵＲｕ（ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｕｚｈｏｕ４１２００８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｃｈｅｍｅｒｅｓｏｌｖｉｎｇｓｏｌｖｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｓｃｈｅｍｅｄｒｉｖｅｓｏｗｉｎｇｔｏＦＰＧＡｅｑｕｉｐｍｅｎｔｒｅａｌｉｚｉｎｇａｓｃｈｅｍｅｈａｖｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｏｎｅｋｉｎｄｉｓｎｅｗｏｎｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｂａｓｉｓｂｅｉｎｇｉｎｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｆａｃｅｔｏｆａｃｅｎｏｗａｖａｉｌａｂｌｅＩＲＬ．Ｏｗｅａｓｃｈｅｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｕｃｈａｓｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏ－ｃｅｓｓｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｔｏｈａｖｅｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｂｙｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔＩｎｔｅｒｎｅｔｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｌｏｎｇ－ｒａｎｇｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｉｍｐｌａｎｔｉｎｇｄｙａｄｉｃｒｅａｌｔｉｍｅＯＳ，ａｎｄｈａｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｉｄｉｎｇｏｖｅｒｐｌａｔｆｏｒｍ，ｎｉｍｂｌｅｆｌｅｅｔｎｅｓｓｏｆａｌｌｏｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｈａｒｄｗａｒｅｃｏｓｔｓｉｍｐｌｅｌｙ，ｃｏｍ－ｐａｒａｔｉｖｅｌｙｌｏｗ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；Ｉｍｐｌａｎｔｄｙａｄｉｃｓｙｓｔｅｍ；ＩＲＬｓｙｓｔｅｍ１引言互联网可重配置逻辑ＩＲＬ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＬｏｇｉｃ），是一种能够通过互联网对目标系统的硬件进行远程更新和动态重构的设计方法。
基于FPGA技术的嵌入式系统设计与开发
基于FPGA技术的嵌入式系统设计与开发嵌入式系统在现代科技中起着至关重要的作用，它们被广泛应用于智能手机、汽车、医疗设备和工业控制等领域。
嵌入式系统的设计与开发过程中，FPGA（Field Programmable Gate Array）技术成为一种常用的解决方案。
本文将探讨基于FPGA技术的嵌入式系统设计与开发的相关内容。
一、嵌入式系统设计与开发的基本概念嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备或系统中，以实现特定的功能。
嵌入式系统通常具有实时性要求、资源受限、功耗低等特点，因此对其设计与开发的要求较高。
基于FPGA技术的嵌入式系统设计与开发，采用可编程逻辑芯片FPGA作为硬件平台，通过对FPGA内部逻辑电路的编程实现所需功能。
相比于传统的ASIC（Application Specific Integrated Circuit）设计流程，FPGA技术具有可重构性、快速原型开发、灵活性等优势。
二、FPGA技术在嵌入式系统设计与开发中的应用1. 快速原型开发FPGA技术可以提供快速的原型开发平台。
设计人员可以使用HDL （Hardware Description Language，硬件描述语言）如Verilog或VHDL编写嵌入式系统的逻辑电路，并通过FPGA工具链将其综合为FPGA可接受的二进制配置文件。
这样，设计人员可以在相对较短的时间内验证系统的功能和性能。
2. 灵活性与可重构性FPGA技术允许设计人员在硬件平台上灵活地重新编程和更改逻辑电路。
这意味着设计人员可以在嵌入式系统的开发过程中进行迭代和调试，以满足不断变化的需求。
与传统的ASIC设计相比，FPGA技术大大缩短了设计和开发周期。
3. 高性能与低功耗由于可以根据具体功能需求对FPGA进行高度优化，因此基于FPGA技术的嵌入式系统可以实现高性能和低功耗的平衡。
设计人员可以通过优化逻辑电路、使用流水线技术以及利用FPGA内部资源等方法来提升系统性能，并在功耗控制上进行权衡。
基于FPGA的嵌入式系统设计与优化
基于FPGA的嵌入式系统设计与优化一、引言随着科技的不断发展，嵌入式系统已经越来越广泛地应用于各个领域中。
FPGA是一种可编程逻辑器件，具有灵活性高、速度快等优点，因此被广泛应用于嵌入式系统的设计之中。
本文将着重介绍基于FPGA的嵌入式系统设计与优化。
二、基于FPGA的嵌入式系统设计1、FPGA概述FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它是一种可以在电路板上编程的芯片。
FPGA具有灵活性高、速度快、能够完成复杂的逻辑任务等优点。
FPGA主要由可编程逻辑单元、可编程路由器、I/O单元和时钟管理单元等组成。
其中，可编程逻辑单元可以被编程为各种逻辑门，可编程的连接器将这些逻辑门连接在一起，最终构成一个完整的数字电路。
2、基于FPGA的嵌入式系统设计的步骤基于FPGA的嵌入式系统设计的步骤可以分为以下几个部分：（1）设计嵌入式系统的结构嵌入式系统的结构设计需要考虑其所要实现的功能、系统的模块划分以及各个模块之间的通信方式等因素，以便后续的整个系统的设计。
（2）选择合适的FPGA开发板在嵌入式系统设计时，需要选择合适的FPGA开发板。
开发板的选用需要根据设计的功能、接口类型和速度等因素进行综合考虑。
（3）设计FPGA逻辑电路在FPGA开发板的基础之上，需要进行逻辑电路的设计，这一过程包括了电路原理图的设计以及Verilog或VHDL的编写。
（4）完成FPGA逻辑电路的编写和仿真编写好FPGA逻辑电路后，需要进行仿真。
通过仿真，能够检测到逻辑电路中存在的问题，以便后续的调试。
（5）将逻辑电路加载到FPGA芯片中将逻辑电路成功编译后，需要将其加载到FPGA芯片中，方可实现所需功能。
3、基于FPGA的嵌入式系统应用举例（1）视频图像处理基于FPGA的嵌入式系统能够支持视频信号的采集和处理，可应用于多种场景。
例如，可以在工业自动化等领域用于对图像的实时监测与分析，以及在医学诊断等领域用于对医学图像的处理和分析。
嵌入式系统中的FPGA设计与开发研究
嵌入式系统中的FPGA设计与开发研究嵌入式系统是当今科技领域中一个重要的研究方向，而FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为其中的关键技术之一，被广泛应用于各种嵌入式系统中。
本文将探讨FPGA在嵌入式系统中的设计与开发研究。
1. FPGA的基本概念与特点FPGA是一种可编程逻辑器件，它可以通过编程实现不同的逻辑功能，具有灵活性高、可重构性强的特点。
与传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）相比，FPGA无需进行定制设计和制造，大大缩短了产品的开发周期。
此外，FPGA还具有低功耗、高性能和可靠性好等优点，因此在嵌入式系统中得到了广泛应用。
2. FPGA在嵌入式系统中的应用2.1 通信领域FPGA在通信领域中有着重要的应用。
例如，FPGA可以用于实现高速数据传输、信号处理和协议转换等功能。
它可以通过并行计算、硬件加速等技术提高通信系统的性能，同时满足实时性和可靠性的要求。
2.2 图像处理领域图像处理是嵌入式系统中另一个重要的应用领域。
FPGA可以通过并行计算、硬件加速等技术实现图像的高速处理和实时显示。
例如，FPGA可以用于实现图像的滤波、边缘检测、目标跟踪等功能，提高图像处理系统的性能和效率。
2.3 控制系统领域在嵌入式系统的控制系统领域，FPGA也发挥着重要的作用。
FPGA可以用于实现各种控制算法和逻辑控制器，满足不同应用场景下的控制需求。
例如，FPGA可以用于实现电机控制、机器人控制、自动化生产线控制等功能，提高控制系统的精度和稳定性。
3. FPGA设计与开发过程FPGA的设计与开发过程一般包括以下几个步骤：需求分析、系统设计、硬件描述语言编程、综合与实现、验证与调试。
首先，需要明确系统的需求和功能，确定FPGA的规模和资源需求。
然后，进行系统设计，包括模块划分、接口设计等。
接下来，使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行编程，描述FPGA的逻辑功能和时序行为。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1 NiosⅡ CPU的体系结构3NiosⅡ处理器的结构 (3)NiosⅡ处理器的基本组成 (3)Debug模块 (3)NiosⅡ开发环境简介 (3)2 IP核4SDRAM控制器 (4)3 基于SOPC的温湿度监测系统设计5系统总体设计方案 (5)SOPC硬件系统设计 (6)SOPC软件系统设计 (9)NiosⅡ软件系统设计 (9)NiosⅡ IDE C/C++Build属性配置 (13)软件系统的设计流程 (15)4 实验结果与分析15结论18SOPC是可编程片上系统，即一种特殊的嵌入式系统。
首先它是片上系统（SOC），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的途径有基于FPGA嵌入IP硬核的系统、基于FPGA嵌入IP软核的系统和基于HardCopy 技术的SOPC系统三种方式。
本文介绍基于FPGA的嵌入IP软核的SOPC系统实现方法，设计了一种基于SOPC的温湿度监测系统。
通过Quartus II 软件里的SOPC builder把Nios II Processor、Avalon总线、UART、SDRAM_controller、Flash Memory、Avalon三态桥等多个IP核集成生成系统所需的SOPC。
传感器扩展板采用Mega8作为主控芯片，用于数据的采集、显示以及和PC的通信。
同时配有由SPI总线控制的数码管，可以显示传感器的测量结果，以及与PC通信过程中的具体情况。
对外采用波特率为115200的串口进行通信，用户可通过串口向该模块发出各种查询命令以查询传感器的状态。
本次设计使用NiosII IDE编写应用程序，发送相应指令，获取温度和湿度的值，同时显示在Console窗口。
关键词：SOPC技术；FPGA开发板；IP核；温湿度监测；NiosⅡ处理器；Mega8芯片SOPC is System-On-a-Programmable-Chip, that is a special embedded system: First, it is the system on chip (SOC), which completes the main logic function of the whole system on a single chip; second, it is a programmable system with a flexible design approach which is reducible, scalable, and has the software and hardware in-system programmable functions. SOPC is a kind of special SOC which is based on FPGA solutions and there are more features compared with the SOC and ASIC solutions; three approaches are available to constitute a SOPC: based on embedded hard IP-core FPGA, based on embedded soft IP-core FPGA and based on Hardcopy technology. Each of them has its own characteristics. This article describes the embedded SOPC system based on soft IP core of Altera's FPGA,which is used to design a temperature and humidity monitoring system .Using the SOPC builder of the Quartus II software, we integrate Nios II Processor, Avalon bus, UART, Sdram_controller, Flash Memory, Avalon tristate bridge, and other IP cores to generate the SOPC that the system sensor expansion board use Mega8 as the main chip for data acquisition, display and PC communication. At the same time, the board has controlled by the SPI bus, which is used to display the sensor measurements and the specific situation of communication with PC. A user can issue the query command to query the status of the sensor through the115200 serial port of the external communication. This design uses the Nios II IDE to write application,sending the appropriate instructions and obtaining the temperature and humidity values displayed in the Console window.Keywords:SOPC technology; the development board of FPGA; IP Core; Temperature and humidity monitoring; NiosⅡprocessor; Mega8 chip1 NiosⅡ CPU的体系结构NiosⅡ处理器的结构Nios嵌入式处理器系统包括一个或多个Nios CPU、Avalon交换总线和其他组件[7]。
下列组件可以生成基于Nios处理器的嵌入式系统Nios CPU ,Avalon总线,外围设备和存储器接口,片内调试模块Nios处理器系统包含带指令和数据高速缓存的Nios CPU，片内调试模块、直接存储器存取（DMA）控制器、常用外围设备（PIO、UART、以太网口和存储器接口等）和并行多控制Avalon交换结构总线。
NiosⅡ处理器的基本组成NiosⅡ处理器包括如下功能单元,寄存器文件,ALU ,自定义指令逻辑的接口,异常控制器,指令总线,数据总线,指令高速缓存和数据高速缓存,指令和数据的存储器接JTAG调试模块。
Debug模块Altera的合作伙伴FS2和Accelerated Techonlogy提供给Nios嵌入式处理器开发者顶级调试工具。
可配置的Nios CPU可选择包括FS2的片内调试模块（OCI）。
OCI提供包括运行控制、硬件断点，片内跟踪和片外跟踪等电路仿真器。
用户可以使用Altera开发套件中的ByteBlasterⅡ下载电缆或FS2的目标系统分析器连接OCI，在主程序中存取OCI。
NiosⅡ开发环境简介Nios嵌入式处理器系统的开发环境包括硬件和软件两部分。
Nios系统设计人员可以使用Nios开发工具创建高性能的可编程片上系统（SOPC）。
有效的Nios嵌入式处理器开发工具允许用户配置一个或多个NiosCPU，从标准库中添加外围设备，综合处理自定义系统，与Quartus设计软件一起编译系统，用GNUPro软件开发工具进行程序设计、连编和调试。
图1 Nios嵌入式开发流程2 IP核Cyclone器件内置多达2个Nios增强型锁相环，可给用户提供高性能的时钟管理能力，如频率合成、可编程移相、片外时钟输出、可编程占空比、失锁检测以及高速差分时钟信号的输入和输出等。
SDRAM控制器在以SDRAM作为缓存的系统中，使用可编程器件对其进行控制具有很强的灵活性。
为了使设计具有模块化和可重复使用的优点，设计了一个简化的SDRAM接口电路。
这样就屏蔽掉了SDRAM操作的复杂性，而其它逻辑模块可通过接口电路对SDRAM进行访问。
此外，由于整个SDRAM控制器用VHDL语言编写，只要对其进行简单的修改就可以满足不同的需求，具有很强的灵活性。
平台具有一个32MB的Nor FLASH——AM29LV256ML，位于核心板FPGA芯片的下方。
在SOPC中可使用下图所示的IP核Flash Memory Interface （CFI）。
依照电路图，将地址宽度定义为25。
图2 Flash Memory Interface3 基于SOPC的温湿度监测系统设计系统总体设计方案基于SOPC的温度湿度监控系统采用的是SOPC和NIOS设计，通过FPGA 实现。
其中UP-FPGA2C35-II中传感器扩展板由多种不同的传感器构成，并有四个外部信号输入接口，可以分别测量温度、湿度、热敏、光敏信号。
采用Mega8作为主控芯片，用于数据的采集、显示以及和PC 的通信。
同时配有由SPI总线控制的二位八段共阳数码管，可以显示传感器的测量结果，以及与PC通信过程中的具体情况。
对外采用波特率为115200 的串口进行通信，用户可通过串口向该模块发出各种查询命令以查询传感器的状态。
串口通信指令格式传感器扩展板与PC 之间的通信采用一问一答的方式，即PC向电路板发送一条查询指令，电路板则返回相应的消息。
SOPC从工业控制上位机软件的特点出发，按照功能分为多个不同的模块，完成一套适用于仓库温湿度管理系统的上位机应用软件。
设计了软件的功能结构，并编写了相应的程序，使软件具备了仓库的实时监测、消息显示等功能。
本设计的几个主要方面有：界面编程、控件的编程；与FPGA串口通信；温湿度显示，Nios II IDE中的编程；将上面的几部分联合编程。
最后实现对温湿度信息接受并显示。
图3 整个系统的设计流程SOPC硬件系统设计(1)打开Quartus II软件，新建工程“Sensor Board”，然后选择“Tools | SOPCBuilder…”进入SOPC Builder。
注意：若没有工程打开，此选项不可选，所以先建立工程。