文档介绍：引言
嵌入式系统无疑是当前最热门，最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统是 嵌入式计算机系统的简称，是相对于通用计算机系统而言的。其核心是微处理器(CPU), 因此嵌入式系统的应用关键在于软件。随着半导体产业的发展，CPU的设计以处MCU/DSP 为核心的集成电路级设计不断地转向集成系统级设计，提出了 SOC的设计阶段，但是由 于种种因素，对于一些仅为小批量的应用或处于开发阶段的SOC,若马上投入流片生产, 则需要投入大量资金。因此最近兴起的以FPGA为载体的SOPC技术则成为了一种有效的 解决方案。并且此技术既可以作为嵌入式系统直接应用，也可以作为SOC设计者的前端 验证使用。知识产权核(IP_CORE)的概念也因此被提出，基于IP_CORE的开发流程能像 软件移植一样将硬件移植到另一款ASIC或者FPGA上，当需要推出新产品的时候， SOC/SOPC开发人员可以很方便的使用已拥有的IP模块，转移到新的处理器上，或者只 需要修改一小部分，就可以满足所有产品的需要。IP核的重复利用性大大缩短了产品的 开发周期降低开发的复杂度。
1. SOPC嵌入式系统与VGA显示器简介
SOC与SOPC技术简介
随着大规模集成电路(VLSI)技术的发展，嵌入式计算机系统开始从MCU逐步过渡到 SOC的新阶段。SOC有别于普通的IC,其设计从整个系统角度出发，以成熟的处理器 IP_C0RE为核心对其进行各种资源扩充，进而在单片上实现整个系统。其难度之大也给 设计人员带来了前所未有的极大挑战。于是Altera公司针对SOC设计以及嵌入式系统 的发展趋势提出了 SOPC的概念。这个概念是基于现场可编程逻辑阵列FPGA快速发展提 出的，在早期，由于半导体工艺的局限，FPGA只是数字IC的前端验证载体，利用它的硬 件可修改性，来验证逻辑设计的正确性。之后随着半导体工艺的飞速发展，FPGA进入了 实用阶段，越来越多的数字IC被其替代。直至今日，其门数达到百万门级，稳定运行 频率也达到了 200MHz以上，再加上其内嵌的大量ROM, RAM, PLL等模拟资源，已经足够 构成一个SOC级的芯片，在对于SOC设计者而言大大缩短了设计时间的同时也给予嵌入 式系统的应用设计人员带来了新的天地。严格来说，传统的嵌入式系统只存在软件设计 和PCB电磁兼容设计，一旦方案确定下来，硬件几乎是固定不变的。而SOPC的出现让 嵌入式系统进入了软硬件协同设计的时期，我们大可以利用已经设计好的MCU核(甚至 自行扩充)，再对其进行内部的数字硬件扩充，最后在对MCU核编写软件，这种协同设 计的方法比其传统的嵌入式系统要灵活高效的多。
NiosII处理器简介
NiosII是Altera公司推出的32位精简指令集(RISC)嵌入式处理器核，与一般的 单片机不一样，它只是个软核，没有固化在FPGA内部，其使用的灵活性则又上升了一 个台阶，FPGA内部资源的应用合理性也能做到最大的优化。NiosII作为ALtera公司的 SOPC技术的核心具有高性能，高灵活性，和超低成本的特点，由于其软核的特性，Altera 将其使用权以免费的方式给予开发人员，其成本的消耗即FPGA内部资源的消耗，以门 和FPGA器件的本身成本来看NiosII大约只有35-50美分。结合完善的配套开发工具 QuantursII, SopcBuilder, NiosII IDE可以在短短数日之间构成一个完整的片上系统。
FPGA的基本结构介绍
简化的FPGA基本由6部分组成，分别为可编程输入/输出单元，基本可编程单元，嵌 入式块RAM,丰富的布线资源，底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核等。下面是对FPGA结构 简单的介绍。：
可as 导可噂
I/O*元 元
图1. 1 FPGA的基本结构图
编程输入/输出单元
I/O单元，它们是芯片与外界电路的接口部分,完成不同电气特性下对输入/输出信 ，目前大多数FPGA的I/O单元被设计 为可编程模式，即通过软件的灵活配置,可以适配不同的电器标准与I/O的物理特性;可 以调整配阻抗特性,上下拉电阻;
I/O单元支持的 电气标准因工艺而异，不同器件商不同器件族的FPGA支持的I/O,常见的电气标准有 LVTTL. LVCMOS, SSTL, HSTL, LVDS. LVPECL 和 PCI 等。值得一提的是,随着 ASIC 工艺的飞 速发展，目前可编程I/O支持的最高频率越来越高，一些高端FPGA通过DDR寄存器技 术，甚至可以支持高达2Gbit/s的数据率。
基本可编程逻辑单元
基本可编程逻辑单元是可编程逻辑的主体，可以根据设计灵活地改变其内