資源描述：
《基于fpga嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、-基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計摘要：可編程片上系統(tǒng)設(shè)計是一個嶄新的、富有生機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)研究方向。本文在闡述可編程邏輯器件特點及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，探討了智力產(chǎn)權(quán)復(fù)用理念、基于嵌入式處理器內(nèi)核和xilinxFPGA的SOPC軟硬件設(shè)計技術(shù)，引入了基于英特網(wǎng)可重構(gòu)邏輯概念并提出了設(shè)計實現(xiàn)方法，為基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了廣闊的思路。1概述1.1FPGA的特點及其發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)是一個面向應(yīng)用、技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不可壟斷的產(chǎn)業(yè)，隨著各個領(lǐng)域應(yīng)用需求的多樣化，嵌入式設(shè)計技
2、術(shù)和芯片技術(shù)也經(jīng)歷著一次又一次的革新。雖然ASIC的成本很低，但設(shè)計周期長、投入費用高、風(fēng)險較大，而可編程邏輯器件（ProgrammableLogicalDevice）設(shè)計靈活、功能強(qiáng)大，尤其是高密度現(xiàn)場可編程邏輯器件（FieldProgrammableGateArray）其設(shè)計性能已完全能夠與ASIC媲美，而且由于FPGA的逐步普及，其性能價格比已足以與ASIC抗衡。因此，F(xiàn)PGA在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域已占據(jù)著越來越重要的地位。???FPGA的基本結(jié)構(gòu)由以下幾個部分構(gòu)成：可編程邏輯功能模塊CLB
3、（ConfigurableLogicBlocks）???可編程輸入輸出模塊IOB（Input/OutputBlocks）???可編程內(nèi)部互連資源PI（ProgrammableInterconnection）???隨著工藝的進(jìn)步和應(yīng)用系統(tǒng)需求，一般在FPGA中還包含以下可選資源：存儲器資源（BlockRAM和SelectRAM）???數(shù)字時鐘管理單元（分頻/倍頻、數(shù)字延遲）???I/O多電平標(biāo)準(zhǔn)兼容（SelectI/O）???算數(shù)運算單元（乘法器、加法器）.---???特殊功能模塊（MAC等硬IP
4、核）???微處理器（PPC405等硬處理器）???以FPGA為核心的PLD產(chǎn)品是近幾年集成電路中發(fā)展得最快的產(chǎn)品。隨著FPGA性能的高速發(fā)展和設(shè)計人員自身能力的提高，F(xiàn)PGA將進(jìn)一步擴(kuò)大可編程芯片的領(lǐng)地，將復(fù)雜專用芯片擠向高端和超復(fù)雜應(yīng)用。目前FPGA的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：向更高密度、更大容量的千萬門系統(tǒng)級方向邁進(jìn)向低成本、低電壓、微功耗、微封裝和綠色化發(fā)展IP資源復(fù)用理念將得到普遍認(rèn)同并成為主要設(shè)計方式MCU、DSP、MPU等嵌入式處理器IP將成為FPGA應(yīng)用的核心隨著處理器以IP
5、的形式嵌入到FPGA中，ASIC和FPGA之間的界限將越來越模糊，未來的某些電路版上可能只有這兩部分電路：模擬部分（包括電源）和一塊FPGA芯片，最多還有一些大容量的存儲器。Xilinx等公司最新一代FPGA：SpartanII/E、VirtexIIPro及其相關(guān)IPCore的推出，使我們有理由相信，可編程片上系統(tǒng)（SystemonProgrammableChip）的時代已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了。1.2可編程片上系統(tǒng)（SOPC）的基本特征可編程片上系統(tǒng)（SOPC）是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：首先它是片上系統(tǒng)
6、（SOC），即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能；其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。???SOPC結(jié)合了SOC和FPGA各自的優(yōu)點，一般具備以下基本特征：至少包含一個嵌入式處理器內(nèi)核具有小容量片內(nèi)高速RAM資源豐富的IPCore資源可供選擇足夠的片上可編程邏輯資源處理器調(diào)試接口和FPGA編程接口可能包含部分可編程模擬電路單芯片、低功耗、微封裝SOPC設(shè)計技術(shù)實際上涵蓋了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的全部內(nèi)容，除了以處理器和實時多任務(wù)操作系統(tǒng)
7、（RTOS）為中心的軟件設(shè)計技術(shù)、以PCB和信號完整性分析為基礎(chǔ)的高速電路設(shè)計技術(shù)以外，SOPC還涉及目前以引起普遍關(guān)注的軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)。由于SOPC的主要邏輯設(shè)計是在可編程邏輯器件內(nèi)部進(jìn)行，而BGA封裝已被廣泛應(yīng)用在微封裝領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的調(diào)試設(shè)備，如：邏輯分析儀和數(shù)字示波器，已很難進(jìn)行直接測試分析，因此，必將對以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)提出更高的要求。同時，新的調(diào)試技術(shù)也已不斷涌現(xiàn)出來，如Xilinx公司的片內(nèi)邏輯分析儀ChipScopeILA就是一種價廉物美的片內(nèi)實時調(diào)試工具。.
8、---2IP資源復(fù)用理念與IPCore設(shè)計2.1IP資源復(fù)用理念由于芯片設(shè)計的復(fù)雜性和產(chǎn)品面市時間對于保證終端市場的成功率至關(guān)重要，設(shè)計師不斷尋求縮短設(shè)計周期的方法，以及更有效的設(shè)計方式。隨著我們步入系統(tǒng)級芯片時代，利用IP內(nèi)核和可編程邏輯進(jìn)行設(shè)計復(fù)用顯得日趨重要。???IP資源復(fù)用（IPReuse）是指在集成電路設(shè)計過程中，通過繼承、共享或購買所需的智力產(chǎn)權(quán)內(nèi)核，然后再利用EDA工具進(jìn)行設(shè)計、綜合和驗證，從而加速流片設(shè)計過程，降低開發(fā)風(fēng)險。IPReuse已逐漸成為現(xiàn)代集成電路設(shè)計的重要手段，在
