基于fpga嵌入式系统设计.doc

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xilinxFPGA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。、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(ProgrammableLogicalDevice)设计灵活、功能强大,尤其是高密度现场可编程逻辑器件(FieldProgrammableGateArray)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(ConfigurableLogicBlocks)可编程输入输出模块IOB(Input/OutputBlocks)可编程内部互连资源PI(ProgrammableInterconnection)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(BlockRAM和SelectRAM)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(SelectI/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:SpartanII/E、VirtexIIPro及其相关IPCore的推出,使我们有理由相信,可编程片上系统(SystemonProgrammableChip)的时代已经离我们不远了。(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。SOPC结合了SOC和FPGA各自的优点,一般具备以下基本特征:至少包含一个嵌入式处理器内核具有小容量片内高速RAM资源丰富的IPCore资源可供选择足够的片上可编程逻辑资源处理器调试接口和FPG