基于sopc的gps信息顯示系統(tǒng)的設計

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1、.基于SOPC的GPS信息顯示系統(tǒng)的設計摘要：文中設計了一種基于SOPC的GPS信息顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠接GPS模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，并對其進行分析，提取其中經(jīng)緯度坐標、時間、日期、移動速度等信息，再將這些信息實時地輸出到TFT液晶顯示屏上顯示。文中對硬件電路的設計進行了詳細的介紹，同時討論了軟件的設計，給出了部分軟件流程圖。關(guān)鍵詞：SOPC,GPS,NiosII...1引言全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）是以衛(wèi)星為基礎的全球無線電導航定位系統(tǒng)。它具有全天候、高精度、自動化、高效率等特點，能夠為用戶提供定位導航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，其

2、應用已經(jīng)遍及軍事、航海、航空、測量、交通、勘測等幾乎一切與位置、速度、時間有關(guān)的人類活動中。除了GPS，還有俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo系統(tǒng)以及中國自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)“北斗雙星”。在各種全球定位系統(tǒng)不斷發(fā)展的同時，GPS用戶端設備也處于不斷升級和發(fā)展之中，同時對接收系統(tǒng)的設計提出了更高的要求。SOPC(SystemonProgrammableChip，即可編程片上系統(tǒng))是當前電子設計領域中最熱門的概念，由美國Altera公司于2000年最早提出。它主要通過SOPCBuilder開發(fā)工具將Nios處理器、存儲器和接口等組件快速地嵌入到高密度FPGA中，采用單個控制芯片完成

3、了人機交互模塊、控制模塊和通信模塊等功能，設計靈活，可裁減、可擴充、可升級、具有軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極為緊湊。SOPC的這些特點恰恰可以滿足GPS接收系統(tǒng)的設計要求，所以設計基于SOPC的GPS信息顯示系統(tǒng)是非常好的選擇。2基于NiosII軟核處理器的SOPC設計2.1SOPC技術(shù)簡介SOPC技術(shù)是美國Altera公司于2000年最早推出的，實際上涵蓋了嵌入式系統(tǒng)設計技術(shù)的全部內(nèi)容，除了以處理器和實時多任務操作系統(tǒng)(RTOS)為中心的軟件設計技術(shù)、以PCB和信號完整性分析為基礎的高速電路設計技術(shù)以外，SOPC還涉及日前已引起普遍關(guān)注的軟硬件協(xié)同設計技術(shù)。SOPC結(jié)合了SO

4、C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[1]。構(gòu)成SOPC的方案也有如下多種途徑：(1)基于FPGA嵌入IP硬核的系統(tǒng)。這種SOPC系統(tǒng)是指在FPGA中預先植入處理器。這使得FPGA靈活的硬件設計與處理器的強大軟件功能有機地結(jié)合在一起，高效地實現(xiàn)SOPC系統(tǒng)；(2)基于FPGA嵌入IP軟核的系統(tǒng)...。這種SOPC系統(tǒng)是指在FPGA中植入軟核處理器，如：NIOSII核等。用戶可以根據(jù)設計的要求，利用相

5、應的EDA工具，對NIOSII及其外圍設備進行構(gòu)建，使該嵌入式系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)、功能特點、資源占用等方面全面滿足用戶系統(tǒng)設計的要求；(3)基于HardCopy技術(shù)的系統(tǒng)。這種SOPC系統(tǒng)是指將成功實現(xiàn)于FPGA器件上的SOPC系統(tǒng)通過特定的技術(shù)直接向ASIC轉(zhuǎn)化。把大容量FPGA的靈活性和ASIC的市場優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)對于有較大批量要求并對成本敏感的電子產(chǎn)品，避開了直接設計ASIC的困難。1.1NiosII軟核處理器NiosII處理器是Altera公司推出的一種用戶可配置的32位RISC軟核處理器,采用5級流水線和程序與數(shù)據(jù)存儲器分離的哈佛結(jié)構(gòu)。它包含16位的專用指令集、算術(shù)邏輯運算單

6、元、同步地址發(fā)生器、32位數(shù)據(jù)總線、常用外設和接口,以及并行多控制器Avalon交換結(jié)構(gòu)總線[2]。與常見的硬核處理器相比，Nios軟核處理器具有以下特點：(1)可配置的軟核，可以通過SOPCBuilder對其參數(shù)配置以適應不同的場合；(2)32位軟核處理器，而指令集是16位的，減少了程序代碼長度和指令存儲寬度；(3)采用滑動窗口選取大容量的窗口化通用寄存器組，加速子程序的調(diào)用和返回；(4)Avalon交換結(jié)構(gòu)總線支持所有總線控制器的并行事務處理，解決了傳統(tǒng)處理器總線每次只能有一個控制器可以存取總線的帶寬瓶頸；(5)可以容易地實現(xiàn)標準外設的裁減和擴充，完成系統(tǒng)的集成。1.2SOPC的體

7、系結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程NiosII軟核處理器系統(tǒng)通過Avalon交換結(jié)構(gòu)總線將NiosII處理器、存儲器和接口等系統(tǒng)組件橋接在一起，形成一個接口統(tǒng)一的高性能SOPC系統(tǒng)[3]?；赟OPC的系統(tǒng)設計包括硬件和軟件兩部分。硬件部分設計使用SOPCBuilder生成NiosII處理器，從標準庫中添加外設，綜合處理自定義系統(tǒng)，用QuartusII設計軟件將NiosII處理器和其它邏輯電路結(jié)合完成設計輸入，然后進行編譯，再將該硬件配置信息通過配置芯片裝載到F