基于NIOSII内核的嵌入式SOPC开发板的实现摘要：随着计算机体系结构理论的完善以及微电子工艺技术的革新，嵌入式技术不断取得新进展，其研究和应用已成为当前的热门技术。SOPC是Ahera公司提出的一种灵活，高效的片上系统设计方案。重点介绍基于NiosII内核处理器的嵌入式SOPC开发板的设计关键词：嵌入式系统；NiosII内核；SOPC；CycloneII中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：(2008)04-0088-04一、引言当前，嵌入式系统正处在一个飞速发展和激烈竞争的时代。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。就嵌入式系统的技术和市场来说，国外发展速度极快，技术日趋成熟，市场格局基本形成。就国内而言，嵌入式系统正蓬勃兴起，市场潜力很大。在国外，嵌入式系统硬件，特别是嵌入式CPU的处理能力提升较快，由8位、16位升级到32位，采用嵌入式系统的掌上电脑、PDA、智能手机、智能汽车等新产品层出不穷，嵌入式系统得到越来越广泛的应用随着微电子技术飞速发展，促使集成电路向高速、高集成度、低功耗的系统集成方向发展,SOPC(SystemOnPro-grammableChip片上可编程系统)是现代电子技术和电子系统的会聚点和发展方向。SOPC设计包括以NiosII软核处理器为核心的嵌入式系统的硬件配置、硬件设计、IDE环境的软核设计、软件设计等。QuartusII用于完成NiosII系统的分析综合、硬件优化、配置文件编程下载等；SOPCBu订dei■是NiosII软核处理器的开发包，用于实现NiosII系统配置、生成以及与NiosII系统相关的软件调试平台的生成。NiosIIIDE用于完成基于NiosII系统的软件开发和调试二、嵌入式系统嵌入式系统(EmbeddedSystem)是当今最热门的概念之一。嵌入式系统，是"嵌入式计算机系统"的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。嵌入式系统由软件和硬件两大部分组成，软件包括联系紧密的系统软件和应用软件。硬件包括处理器(cPU)、存储器、输入输出接口和外部设备等。嵌入式处理器有硬核和软核之分，常用的嵌入式处理器硬核有ARM、PowerPC.INTELX86等，其中INTELXSCALE和EIA嵌入式架构为嵌入式硬核的代表，普遍具有高性能、低功耗等特点和强大的多媒体处理、网络通信能力。其嵌入式操作系统WindowsCE和EmbededLinux高效稳定，具有多任务、多用户的图形操作环境，已经得到广泛的应用三、NiosII软核处理器的特点嵌入式处理器软核以Altera公司开发的第一代Nios及第二代NiosII为先进代表。NiosII嵌入式处理器是一种采用流水线技术、单指令流的RISC(ReducedInstructionSetComputing),其大部分指令可以在一个时钟周期内完成。Nios和NiosII处理器软核均为可配置的通用处理器。可与用户自定义逻辑(userdefinedlogic)结合构成一个基于FPGA的片上系统。32位NiosII软核结合外部闪存以及大容量存储器，可构成一个功能强大的32位嵌入式处理器系统它的主要特点如下：可配置的指令和数据Cache；32个通用寄存器；32个外部中断源；单指令的32X32乘除法，产生32位结果；单指令BarrelShifter；可以访问多种片上外设，可以和片外存储器外设接口；具有硬件协助的调试模块，可以使处理器在软件调试时做各种调试，如开始停止单步和跟踪等等；具有超过200DMIPS的性能NiosII处理器体系结构框图如图1所示。它包含以下用户可见的模块：通用寄存器和控制寄存器、算术逻辑单元(ALU)、中断控制器、异常控制器、指令总线、数据总线、如果要实现其他运算,在软件上可以执行上述几种运指令和数据缓冲存储器、指令和数据紧耦合存储器接口用户逻辑接口、JTAG调试模块等。数据处理主要算术逻辑单元完成。NiosII把外部硬件的中断事件（如I/0事件，定时器中断，UART中断等）由中断控制器管理，内核异常事件（如软件自陷，未定义指令，预取指终止等）由异常控制器管理。用户逻辑接口用来连接用户定制的逻辑电路与NiosII内核体系结构支持固定大小的寄存器文件，包括32个32位通用寄存器和6个32位控制寄存器。该结构支持管理模式、用户模式和调试模式，这使得系统代码可以保护控制寄存器，避免恶意程序的影响。ALU对通用寄存...