基于QuartusII的SOPC设计实例

用SOPC系统在DE2平台上实现。先在DE2平台上建立SOPC系统的硬件，这个系统包括一个NIos II/s 嵌入式处理器、存储器、一个JTAG UART及一个定时器，一个ID模块。另外，我们将加入一个自定义组件. 《基于QuartusII的SOPC设计实例详解》 SOPC（System on a Programmable Chip）系统是一种集成在可编程芯片上的完整系统，它将微处理器、存储器、I/O接口等集成在一个单一的芯片上，实现了硬件的高度集成与定制化。Quartus II是Altera公司的一款强大的FPGA开发工具，它提供了SOPC Builder模块，使得用户能够方便地构建和配置SOPC系统。下面，我们将深入探讨如何在DE2平台上，利用Quartus II进行SOPC系统设计。 SOPC系统设计流程大致可以分为以下几个步骤： 1. **系统需求分析**：明确SOPC系统的需求，例如需要哪些功能模块，如嵌入式处理器、存储器、通信接口等。 2. **工程建立**：在Quartus II环境中，创建一个新的工程，这是所有设计的基础。 3. **顶层设计**：设计顶层的硬件描述语言（HDL）文件，该文件将包含所有系统组件的接口。 4. **SOPC Builder使用**：通过SOPC Builder工具，可以快速构建系统硬件，包括选择处理器类型、配置存储器、添加外设等。 5. **处理器选择**：在本实例中，我们选用的是Nios II/s嵌入式处理器，这是一种高效的软核处理器，适用于实时控制和数据处理任务。 6. **添加存储器**：存储器是系统运行程序和存储数据的关键部分，通常包括RAM和ROM。在Quartus II中，可以为Nios II配置不同类型的片上存储器。 7. **外设添加**：为了与外界交互，需要添加如JTAG UART（用于调试和通信）、定时器（执行周期性任务）等外设。JTAG UART提供了一条标准的调试通道，而定时器则可以实现各种计时功能。 8. **自定义组件**：在这个实例中，我们还添加了一个七段数码管控制器，这是一个自定义的硬件组件，用于显示数字或字符。 9. **地址映射**：系统中的每个组件都需要一个唯一的地址空间，SOPC Builder会自动进行基地址设置。 10. **System ID模块**：用于识别和验证系统配置，确保设计正确无误。 11. **系统生成**：完成上述配置后，通过SOPC Builder生成完整的硬件描述文件（.sof）。 12. **例化Nios II**：在HDL文件中例化生成的Nios II处理器，完成处理器与硬件的连接。 13. **引脚分配**：定义各个外设的引脚分配，确保它们能正确连接到DE2板上的物理接口。 14. **编译与下载**：使用Quartus II进行编译优化，并将生成的比特流文件下载到FPGA中，实现硬件的配置。 通过以上步骤，我们可以构建出一个完整的SOPC系统，其中包含了处理器、存储器、通信接口和自定义逻辑，能够在DE2开发板上运行。这种设计方法极大地提高了系统的灵活性和效率，使得开发者可以根据具体应用需求进行定制，降低了系统开发的成本和时间。同时，Quartus II的SOPC Builder工具简化了设计流程，使得非硬件专家也能参与到SOPC系统的设计中来。