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挑战SOC基于NIOS的SOPC设计与实践PDF电子书免费下载
黄金圣龙
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SOC 的设计以IP 核为基础，以分层次的硬件描述语言为系统功能和结构的主要描述手段，借助于以计算机为平台的EDA 工具进行。 SOPC （System on a programmable chip）：可编程芯片系统）是Altera 公司提出来的一种灵活、高效的SOC 解决方案。它将处理器、存储器、I/O 口、LVDS、CDR 等系统设计需要的部件，集成到一个PLD 器件上，构建成一个可编程的片上系统。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 是PLD 和ASIC 技术融合的结果，目前0.13 微米的ASIC 产品制造价格仍然相当昂贵，相反，集成了硬核或软核CPU、DSP、存储器、外围I/O 及 可编程逻辑的SOPC 芯片在应用的灵活性和价格上有极大的优势。所以，有人认为SOPC 代表了半导体产业未来发展的方向。
Altera的Max+Plus Il1 曾是应用广泛、非常受欢迎的PLD （可编程逻辑器件）设计软件，对于FPGA和CPLD这些PLD器件的应用推广、电路部件和嵌入式系统的设计，以及高校有关专业的教学实习，做出了非常重要的贡献。近年来，为适应微电子技术及其应用的飞速发展，尤其是SOC （片上系统）技术发展的需要，Altera 推出了新版本的PLD设计软件Quartus Il。 它继承了Max+Plus II 的所有优点，是更加完善的PLD设计工具。它包括不同的设计输入手段（原理图、VHDL或Verilog-HDL）、综合仿真工具、时限分析工具、功率评估工具、PLD布局布线工具和产品验证工具。其中的设计工具SOPC Builder更是开创了嵌入式系统设计的新理念。
SOPC （片上可编程系统）是以PLD取代ASIC，更加灵活、高效的soc解决方案。SOPC代表-种新的系统设计技术，也是-种初级的软硬件协同设计技术。设计师使用Altera的SOPC Builder，在PLD器件上创建硬软件开发的基础平台，也即用SOPC Builder创建软核CPU一- Nios 和参数化的接口总线Avalon。在此基础上，可以很快地将硬件系统（包括处理器、存储器、外设接口和用户逻辑电路）与常规软件集成在单-可编程芯片中。SOPC是PLD和ASIC技术融合的结果，它可编程的灵活性和IP设计的重用性，易于保证产品的差异性和缩短面市时间：它无需库存费用，也无需一次性投片费用，降低了投资风险。SOPC相对于SOc的这个优势，也反映了FPGA日益占有ASIC市场的趋势。不过，由于ASIC电路仍有大批量产品的低价格优势，目前已与FPGA形成共存、互补、相互渗透融合的局面，并出现了结构化ASIC芯片研发和产品市场。
由于SOPC带来的灵活性，使过去耗费、刻板的硬件设计变得像软件设计一样容易调试修改，并出现了诸如可变结构、网上传送硬件、远程升级硬件、远程维修硬件等丰富多彩的新概念、新技术。同时，由于Altera公司提供了多种廉价的FPGA器件和研发工具，并有较完善的大学支持计划，使得一般高校，甚至个人就有能力问津嵌入式系统的设计以及SOC技术领域。而在过去，我国的许多高校和研究机构，由于高昂的研究经费所限，不得不放弃包括系统结构技术在内的硬件技术研究。
嵌入式系统飞速发展，渗透于各个领域和行业。诸如宽带通信、移动通信、网络分布计算、网格计算、普适计算（Pervasive Compoting）、可变结构等新概念、新技术，更使得嵌入式系统将涉足从微观的精细控制到宏观的超级计算。计算机软件的发展，也必然反映这个计算机结构变化的现实。软件公司已开始关注嵌入式软件的开发，我国许多高校的软件学院，也充分注意了嵌入式软件的研究教学，甚至直接关注嵌入式系统的设计和应用，设立了专门的实验室。这不能不说是有远见之举措。
本书适合于电子工程、计算机、自动控制专业，以及对此类专业有兴趣的高年级本科生和研究生学习和自学SOPC设计技术。如果有电子工程或者EDA软件方面的经验，学习会更轻松。本书附录中刊有Altera 2003年Nios嵌入式软核心处理器设计大赛（中国大陆赛区和中国台湾赛区）的获奖作品说明，都是一些年轻的学生在不足4个月的时间里完成的作品。如果在数年前，这些作品本身就构成-些相当规模的项目。本书的读者只要认真、勤奋地学习好书中的内容、并勇于实践，就能具备挑战soc的实力。
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