文档介绍：.页眉. .页脚. 基于 FPGA 的嵌入式系统设计摘要: 可编程片上系统设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计技术研究方向。本文在阐述可编程逻辑器件特点及其发展趋势的基础上, 探讨了智力产权复用理念、基于嵌入式处理器内核和 xilinx FPGA 的 SOPC 软硬件设计技术,引入了基于英特网可重构逻辑概念并提出了设计实现方法,为基于 FPGA 的嵌入式系统设计提供了广阔的思路。 1 概述 FPGA 的特点及其发展趋势嵌入式系统是一个面向应用、技术密集、资金密集、高度分散、不可垄断的产业, 随着各个领域应用需求的多样化, 嵌入式设计技术和芯片技术也经历着一次又一次的革新。虽然 ASIC 的成本很低, 但设计周期长、投入费用高、风险较大, 而可编程逻辑器件( Programmable Logical Device )设计灵活、功能强大,尤其是高密度现场可编程逻辑器件( Field Programmable Gate Array )其设计性能已完全能够与 ASIC 媲美,而且由于 FPGA 的逐步普及, 其性能价格比已足以与 ASIC 抗衡。因此, FPGA 在嵌入式系统设计领域已占据着越来越重要的地位。 FPGA 的基本结构由以下几个部分构成:可编程逻辑功能模块 CLB ( Configurable Logic Blocks ) 可编程输入输出模块 IOB ( Input/Output Blocks ) 可编程内部互连资源 PI( Programmable Interconnection ) 随着工艺的进步和应用系统需求, 一般在 FPGA 中还包含以下可选资源: 存储器资源( Block RAM 和 Select RAM ) 数字时钟管理单元(分频/ 倍频、数字延迟) I/O 多电平标准兼容( Select I/O ) 算数运算单元(乘法器、加法器) .页眉. .页脚. 特殊功能模块( MAC 等硬 IP 核) 微处理器( PPC405 等硬处理器) 以 FPGA 为核心的 PLD 产品是近几年集成电路中发展得最快的产品。随着 FPGA 性能的高速发展和设计人员自身能力的提高, FPGA 将进一步扩大可编程芯片的领地,将复杂专用芯片挤向高端和超复杂应用。目前 FPGA 的发展趋势主要体现在以下几个方面:向更高密度、更大容量的千万门系统级方向迈进向低成本、低电压、微功耗、微封装和绿色化发展 IP 资源复用理念将得到普遍认同并成为主要设计方式 MCU 、 DSP 、 MPU 等嵌入式处理器 IP将成为 FPGA 应用的核心随着处理器以 IP 的形式嵌入到 FPGA 中, ASIC 和 FPGA 之间的界限将越来越模糊,未来的某些电路版上可能只有这两部分电路:模拟部分(包括电源)和一块 FPGA 芯片,最多还有一些大容量的存储器。 Xilinx 等公司最新一代 FPGA : Spartan II/E 、 Virtex II Pro 及其相关 IP Core 的推出,使我们有理由相信,可编程片上系统( System on Programmable Chip )的时代已经离我们不远了。可编程片上系统( SOPC )的基本特征可编程片上系统( 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