传统的开发设计技术已经难以满足现在系统化、网络化、高速、低功耗等实际需求。SOPC具有的灵活、高效、可重构和重复利用的特性使其成为当今工业电子设计系统的首选。通过使用嵌入IP软核进行工业化设计，可以优化设计产品的规模、成本、功耗、体积、产品生命周期、性能指标以及硬件升级等。

作为半导体集成电路领域未来的发展方向，SOPC技术广泛被应用与航空航天、军事、汽车、无线通信等诸多领域。

2  FPGA开发系统

2。1  FPGA简介

FPGA（现场可编程门阵列）是在可编程器件的基础上，随着时代科技技术进步而发展的成果。回顾FPGA的发展史可以看出，它是从ASIC（专用集成电路）领域中应运而生的半定制电路。FPGA在一方面解决了原有发展进程中的不足，在另一方面，它克服了可编程器件门电路数有限的缺点。文献综述

FPGA采用了LCA(逻辑单元阵列)的设计结构。LCA的逻辑构架中包含CLB(可配置逻辑模块)、IOB(输出输入模块)和 Interconnect (内部连线)三个部分。与传统的逻辑电路和门阵列相比，FPGA在结构设计上具有独到之处。FPGA其中一个特色是利用小型查找表来实现组合逻辑功能。其原理是：FPGA内部的小型查找表数据输入D触发器，D触发器驱动其他逻辑电路或驱动I/O，这样的驱动方式可以实现组合逻辑功能与实现时序逻辑功能，形成了基本逻辑单元模块。FPGA通过向内部静态存储单元加载数据，决定链接方式以及最终FPGA设计师的设计所能实现的功能。

FPGA这一数字实现平台，已经确立了其在当前大量工业应用中的首选的地位，对于它的扩展和改进仍在不断进行。FPGA新的功能显然可以有助于开发用于工业应用的更高效的数字系统。特别值得注意的是FPGA设计模式正在发生转变，促成这种转变的原因是嵌入式IP软核的日益完善，这也使FPGA从硬件加速器变成功能强大的片上系统（SOC）平台。由此带来的新的模拟资源、浮点操作和硬件内存控制器大大有利于设计师的设计。设计摸式的转变同时在很大程度上也影响着软件工具，需要软件开发者提供更好的支持。

2。2  VHDL语言

FPGA设计平台使用硬件描述语言，其发展至今已有几十年的历史。设计师已经成功地将其应用于系统的仿真、验证、设计和综合等方面。目前常用的硬件描述语言有很多，如VHDL、VerilogHDL、ABEL等。

VHDL语言起源于VHSIC计划，于1980年由美国国防部制定，当时是为下一代集成电路的设计和制造而制定的新的描述方法。相比于其他的硬件描述语言，VHDL是一种多层次的硬件描述语言。其描述能力强，覆盖范围广，支持硬件的设计、验证、综合和测试。设计师利用VHDL语言在FPGA平台上进行设计，能便捷地描述出设计电路的具体组成结构，也能描述整个系统的功能。据此表明，VHDL的描述语言能囊括最抽象的系统级，直到最精确的逻辑级的范围内的设计逻辑。来-自~优+尔=论.文,网www.youerw.com +QQ752018766-

在FPGA硬件设计领域，由于VHDL的语言形式和语法与一般高级计算机语言十分相似，设计师可以描述数字系统的结构、行为、功能和接口。

2。3  SOPC系统

2。3。1  嵌入式系统

嵌入式系统可以简单地被描述为内嵌到设计对象系统中的微型专用计算机。比通用计算机更加简洁、个性化，可以运行操作系统，同时具有单片机体积小、低功耗等特点，是当今热门的最广泛应用的技术之一。

嵌入式系统的系统构架可以分为两大部分：硬件和软件。其中，硬件组成包括CPU、存储器、输入输出接口和外部设备等，而软件系统包括系统软件和应用软件。 VHDL基于状态机技术的多功能计时器设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_92401.html