SoC-FPGA Design Guide(DE1_SoC).pd

本文档是一份关于SoC-FPGA基础开发的详细教程，特别适用于初学者。文档内容涉及了SoC-FPGA的概念、硬件平台DE1-SoC的介绍以及基于Cyclone V系列FPGA的硬件和软件环境配置。 本教程介绍了FPGA（Field-Programmable Gate Array）和SoC（System on Chip）的基本概念。FPGA是一种可以通过编程改变其内部电路结构，实现特定功能的半导体器件，广泛应用于数字电路设计中。SoC是一种集成电路设计方法，它将整个电子系统集成在单个芯片上，包括处理器核心、内存、I/O接口等。SoC-FPGA结合了FPGA的灵活性和SoC的高性能，适用于需要高度定制化和优化的应用场景。 接着文档提供了DE1-SoC开发板的详细规格说明，它是一个集成了Cyclone V FPGA和ARM Cortex-A9双核处理器的SoC开发板。文档对开发板的硬件配置包括FPGA设备、配置与调试、内存设备、通信接口、连接器、显示、音频、视频输入、模数转换器（ADC）、开关按钮指示器、传感器和电源等方面的规格进行了描述。 文档还介绍了Cyclone V FPGA的特性，特别是其中的硬处理器系统（HPS），包括HPS的系统集成概览、MPU子系统、SDRAM控制器子系统、支持的外围设备以及它们的系统映射等。HPS与FPGA之间的接口和HPS的地址映射机制也是文档的重点内容，这对于理解如何在FPGA上集成处理器核心至关重要。 在硬件使用方面，文档解释了如何使用Quartus Prime软件进行Cyclone V的通用设置、如何利用Qsys工具进行Nios II和HPS系统设计，以及如何实例化HPS组件和配置FPGA接口。此外，还介绍了如何为DE1-SoC开发板布线，如何对FPGA进行编程，以及如何创建目标sd卡固化文件等实用操作。 本教程还包含了对Quartus Prime软件的总体介绍，包括系统设计的步骤，如利用Qsys创建基于Nios II的系统设计和基于HPS的系统设计。具体而言，它解释了如何实例化HPS组件，以及如何处理FPGA接口、外围引脚、HPS时钟、SDRAM等相关配置。 在软件方面，文档涉及了在裸机应用和操作系统（如Linux）上进行应用程序开发的目标，以及如何规划项目结构。此外，文档还讲述了HPS的启动和FPGA配置的顺序，包括深入探究HPS的启动过程，特别是预加载器的概念和作用。 文档的最后部分还涉及到了与FPGA外设进行接口编程的具体指导，Qsys系统的生成、实例化和DE1-SoC的编程指南，以及如何创建sd卡的固件目标，为整个系统的设计和开发提供了必要的软件支持。 总结来说，这份SoC-FPGA设计指南对于初学者来说是一份宝贵的资源，它不仅详细介绍了DE1-SoC开发板的使用和配置，还深入讲解了基于Cyclone V FPGA的设计与开发过程，为开发者提供了一套完整的从基础到实际操作的教程。通过这份指南，开发者可以快速入门并掌握使用SoC-FPGA技术进行嵌入式系统开发的能力。