基于FPGA的SOPC系统设计教程

"《SOPC系统设计入门教程》是由邵舒渊和卢选民编写的，作为西北工业大学大学生创新中心内部培训教材，也是全国大学生电子设计竞赛‘ALTERA杯’EDA/SOPC专项设计竞赛的培训教材。本书旨在引导读者理解和掌握基于FPGA的SOPC（System on a Programmable Chip，可编程片上系统）系统设计技术。" 本文档详细介绍了SOPC系统设计的相关知识，包括SOPC的基本概念、设计流程、系统架构、硬件开发和软件开发等多个方面。 1. SOPC的概念：SOPC是一种在单个FPGA芯片上集成完整计算系统的高级设计方法，它融合了CPU、内存、外设以及定制逻辑，实现了高度集成和灵活性。 2. SOPC系统设计流程：包括SOPCBuilder的设计流程，涉及设计阶段如系统配置、模块选择、硬件连接和软件生成等。整个SOPC系统开发流程涵盖从需求分析、系统架构设计、硬件实现、软件开发到系统测试的全过程。 3. SOPC系统开发环境：主要使用ALTERA的Quartus II和SOPCBuilder工具，为开发者提供了完整的硬件和软件开发平台。 4. SOPC系统构架：包括Nios CPU、Avalon总线和各种外设IP模块。Nios CPU是ALTERA提供的软核处理器，具有丰富的外设接口，如指令和数据总线主端口、缓冲存储器、移位单元、乘法器、中断支持以及片上调试模块。Avalon总线是SOPC系统中关键的通信协议，提供高效的数据传输和接口管理。 5. 系统硬件开发：详细阐述了硬件开发流程，从创建Quartus II工程，通过SOPCBuilder配置Nios系统，指定系统频率，添加CPU和外设，设定基地址，直到生成系统模块、编译设计、编程FPGA，并将设计下载到Flash存储器。 6. 系统软件开发：包括软件开发流程、开发环境（如Nios SDK）、文件系统、开发工具（如GNUPro工具和Nios OCI调试模块），以及可配置的处理器硬件属性，如乘法器、高速缓存、多主总线结构和DMA等。 7. Nios SDK：包含头文件（inc）、库文件（lib）和源代码文件（src），为开发者提供了编写和调试Nios应用软件的全面支持。 通过本书的学习，读者可以系统地掌握SOPC系统设计的基础知识和实践技能，为进行复杂的FPGA设计和嵌入式系统开发打下坚实基础。