基于SOPC的彩灯控制器设计课程设计.doc

湖南工程学院 课 程 设 计 课程名称 嵌入式系统课程设计 课题名称 基于SOPC的彩灯控制器设计 设计内容与设计要求 设计内容： 采用SOPC技术设计一个彩灯控制器； 功能要求 配置NIOS II软核系统； 在基于Eclipse的Nios Ⅱ 集成开发环境 (IDE）上开发彩灯控制器 至少实现8个LED，3种以上的花色。 功能扩展 自拟 设计要求： 设计思路清晰，给出整体设计框图 NIOS II处理器选择配置合理； 仿真 、调试、验证电路模块； 撰写设计报告。 主要设计条件 PC机电脑； ED1 SOPC实验开发系统。 说明书格式 课程设计封面； 课程设计任务； 说明书目录； 设计总体方案； 系统基本原理分析； 软件设计； 系统调试； 课程设计总结 参考文献； 课程设计成绩评分表。 进 度 安 排 第一周 星期一 上午 安排任务、讲课。 星期一 下午 星期二 下午 查资料、设计 星期三开始 软件设计仿真 第二周 星期三——星期四 调试验收 写课程设计报告书 星期五 答辩 地 点：嵌入式微处理器及SOPC实验室 参 考 文 献 1、《SOPC 嵌入式系统基础教程》 北京航空航天出版社出版 2、《SOPC技术与应用》 机械工业出版社 3、《 SOPC 技术实用教程》 清华大学出版社 4、《 挑战SOC - - 基于NIOSII的SOPC设计与实践 》 清华大学出版社 5、《 NiosII嵌入式软核SOPC设计原理及应用 》 北京航空航天大学出版社 6、《FPGA与SOPC设计教程--DE2实践》 西安电子科技大学出版社 目录 摘要 1 TOC \o 1-3 \h \u 编程片上系统。 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即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。 1.1.1 功能简介 SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备，如：逻辑分析仪和数字示波器，已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析仪Chip Scope ILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 1.1.2 SOPC对的发展过程 一直以来,在开发一个典型的系统时,设计人员仍不得不采用各种昂贵的,分立的模拟器件配合可编程逻辑器件或者混合信号的ASIC作为解决方案.而SOPC是具有所有这些属性的现成部件,利用它可以方便的选择器件来构成一个系统,而且可以根据系统的需要对处理器的资源进行裁剪.此外,由于各个器件之间通过总线的链接是自动生成的,这就大大缩减了系统的开发周期,也因此,针对于特定器件IP核的设计以及IP核的重用成为SOPC技术的发展的关键.与传统方法相比,SOPC的设计方法必须有根本的改变,即从以功能设计为基础的传统流程,转变到以功能组装为基础的全新流程. 1.1.3 SOPC的优势 SOPC技术的目标就是试图将尽可能大而完整的电子系统,包括嵌入式处理器系统,接口系统,硬件协处理器或加速器,DSP系统,数字通信系统,存储电路以及普通数字系统等,在单一可编程片上系统中实现,使得所设计的系统在规模,可靠性,体积,功耗,功能,性能指标,上市周期,开发成本,产品维护及其硬件升级等多方面实现最优化,而这也是SOPC技术发展的根本方向.目前SOPC的发展趋势主要体现在以下四个方面:一是向更高密度,更大容量的千万门系统级方向迈进;二是向低成本,低电压,微功耗,微封装和绿色化方向发展;三是IP资源复用理念将得到普遍认同并成为主要的设计方式;四是嵌入式处理器IP将成为SOPC的核心.? 1.2 NIOS II工具基本模块介绍 能够满足任何应用32位嵌入式微处理器的需要，客户可以将第一代Nios处理器设计移植到某种Nios Ⅱ处理器上，Altera将长期支持现有FPGA系列上的第一代Nios处理器。另外，Altera提供了一键式移植选项，可以升级至Nios Ⅱ系列。Nios Ⅱ处理器也能够在Hard