1、SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402一 关于 SOPC1）SOPC 英文全名为：System-On-a-Programmable-Chip,即可编程片上系统。SOPC用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，来用于嵌入式系统研究和电子信息处理。 SOPC 是一种特殊的嵌入式系统 ,它是片上系统（System-On-a -Chip,SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能但它不是简单的 SOC,它也是可编程系统，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。SOPC 设计包括以 32 位 NIOSII 软核处理器为核心的嵌入式系统的硬件配
2、置、硬件设计、硬件仿真、软件设计以及软件调试等。SOPC 系统设计的基本软件工具有：1） QuartusII:用于完成 NIOSII 系统的综合、硬件优化、适配、编程下载以及硬件系统调试等；2） SOPC Builder:Altera NiosII 嵌入式处理器开发软件包，用于实现NiosII 系统的配置、生成,内嵌于 QuartusII 软件中；3） ModelSim: 用于对 SOPC 生成的 NiosII 系统的 HDL 描述进行系统的功能仿真；4） NiosII IDE:用于进行软件的开发、调试，以及向目标开发板进行 Flash下载；二关于 NIOSII 处理器NIOSII 是一个可配
3、置的软核处理器。“可配置”的意思是设计者可以根据性能和成本的要求来增加或删减处理器的功能。ALTERA 公司并不销售 NIOSII 处理器芯片，而是销售空的 FPGA，并提供 NIOSII 系统相应的 IP 核来组成 NIOSII 系统，然后将这个系统下载到 FPGA 中实现。1）关于 AVALONAvalon 总线是 SOPC 硬件系统的重要组成部分，Avalon 总线规范是为了开发 SOPC环境下外设而设计的。SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402图 1-1 一个 SOPC 的示例SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402二 SOPC 简单实例：软核控制 L
4、CD 液晶字母显示器1 系统构成规划1） 系统功能：在 character LCD 上显示 ”Hello LCD from NiosII!”2） 本系统中需要的外围器件：（1） LCD：输出显示（2） SRAM 存储器:程序运行时将其导入 SRAM3） SOPC 中建立系统需要添加的模块包括：（1） Nios II 32bit CPU（2） LCD display（3） 外部 RAM 总线（4） 外部 RAM 接口（5） JTAG UART Interface（6） 定时器SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU4022 硬件系统的建立1） 首先打开 Quartus II 建立工程文
5、件：将工程文件命名为 hello_lcd,顶层文件与工程文件同名。如图 2-1，图 2-2 所示。2） NEXT 选择与目标器件相对应的 FPGA 型号，CycloneIII Dev Kit 上的 FPGA 型号为：EP3C120F780C7。点击 Finish 完成。工程建立之后，我们可以通过路径 Assignment-Device 中可以更改目标芯片的型号。图 2-1 建立工程文件SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402图 2-2 建立新工程文件SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402图 2-3-1 实验平台SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU
6、402图 2-3 选择相对应的目标器件3） 新建顶层电路图，与工程文件同名：图 2-4 建立与工程名字相同的顶层电路图4） 打开 SOPC Builder:有两种方式可以打开 SOPC Builder,可以直接点击页面右上角的 SOPC Builder 图标，或者通过路径 Tool-SOPC Builder 打开,如图 2-5 所示。SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402图 2-5 进入 SOPC Builer5） 新建 SOPC 系统，命名为 lcd_sys。此时系统会自动生成一个默认值为 50MHz 的驱动时钟 CLK，将其手动重命名为：sys_clk,并将其修改为 10
7、0MHz。6） 在旁边的 System Contents 中选择添加需要的系统组件。可以在下面的检索栏中输入组件名，如 Nios II，可以检索到组件，如图 2-7所示。SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU402图 2-6 建立新的 SOPC 系统图 2-7 搜索器件SOPC 字母液晶屏实例By Wen SU BNU4027） 双击添加一个 Nios II 内核，会打开 Nios II 的配置对话框，如图2-8 所示。在 NiosII CPU 配置选项中可以根据用户需要，选择处理器类型。具体有以下三种：a. 经济型 CPU 内核（Nios II/e）,最小的逻辑占用的优化，占用逻
8、辑元素 LE 最少，功能最少。b. 标准型 CPU 内核（Nios II/s）,平衡于性能和尺寸，具有 NiosII CPU 核的一般功能。c. 全功能 CPU 内核（Nios II/f）,最高性能优化，具有 NiosII CPU 核的所有功能，包括一些高级功能，而需要使用的 LE 也是最多的。一般来说，选择 NiosII/S 标准型 CPU 核即可满足一般系统需要。这里我们选择 NiosII/s 标准型内核，其他参数采用默认值即可。8） 添加片上存储，用于系统程序和数据的存储：配置中选择类型为RAM，（Data width）数据宽度默认为 32 位，将存储大小改为64Kbit，点击 Finish 完成添加。此时下方信息栏会出现地址冲突的error 提示，先不管它。
