第8章SOPC技术开发概述要点分析.pptVIP

SOPC技术 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。 sopc SOPC将处理器、存储器、I/O、LVDS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。 现今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 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 该方案是指在FPGA中预先植入处理器。 目前最常用的嵌入式处理器是含有ARM32位知识产权处理器核的器件。为了达到通用性，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。 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 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。 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(如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FPGA中使用硬核嵌入式处理器。 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 构成SOPC的三种方案 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 IP软核处理器能有效克服上述不足： 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。 Altera的Nios II核是用户可随意配置和构建的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Altera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。 构成SOPC的三种方案 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 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。 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 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 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比原来在HardCopy FPGA上验证的模型提高近50%，而功耗则降低40%。 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 构成SOPC的三种方案 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 2 基于HardCopy技术的SOPC系统 3 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。 基于FPGA嵌入IP硬核的SOPC系统 1 三种SOC方案的比较 指标 基