挑战SOC——基于NIOS的SOPC设计与实现
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- 作者： 彭澄廉 周博 邱卫东 陈燕 周学功 方茁
- 出版社：清华大学出版社
- ISBN：7302089906
- 上架时间：2004-8-12
- 出版日期：2004 年7月
- 开本：185×260
- 页码：309
- 版次：1-1
- 所属分类：
计算机 > 计算机组织与体系结构 > 单片计算机
内容简介回到顶部↑
本书主要介绍Altera公司的软核CPU--Nios和采用该CPU进行嵌入式系统设计的流程与方法。并以此为着眼点，介绍Altera的片上可编程系统SOPC的设计原理与实践技术，引领读者在低投入的情况下，较快地进入片上系统SOC的殿堂。本书以Altera公司的技术资料为蓝本，由浅入深地阐述了Nios软核处理器的CPU结构、总线传输模式以及相关外设。 同时也简要说明了软件的开发过程。既可作为学习Nios处理器的入门指导书，也可作为设计参考手册。本书附录中刊登了Altera2003年Nios嵌入式软核心处理器设计大赛中中国大陆赛区和中国台湾赛区的全部获奖作品，这一部分是由获奖者撰写的，读者可以从中获得有益的启示。本书附带了一张光盘，包含了Altera提供的2004年新版的QuartusII4.0软件和Nios处理器的开发包，读者可以藉此开始SOPC的旅程。本书可供电子和通信等领域从事硬件设计和系统开发的工程技术人员和教师阅读参考，也可以作为相关专业研究生和高年级本科生的教材。
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第1章 绪论
1.1 概述
1.2 本书内容安排
1.3 设计步骤
1.4 支持nios cpu的fpga型号
第2章 sopc builder开发环境
2.1 创建quartus ii工程
2.2 创建nios系统模块
2.2.1 创建新的.bdf
2.2.2 开始使用sopc builder
2.2.3 系统主频
2.2.4 加入cpu和ip模块
2.2.5 指定基地址
2.2.6 配置nios系统
2.2.7 生成nios32并把它加入到设计中
2.2.8 把符号(symbol)加入到bdf文件中
2.2.9 加入引脚和基本单元
2.2.10 命名引脚
2.2.11 进行最后连接
1.1 概述
1.2 本书内容安排
1.3 设计步骤
1.4 支持nios cpu的fpga型号
第2章 sopc builder开发环境
2.1 创建quartus ii工程
2.2 创建nios系统模块
2.2.1 创建新的.bdf
2.2.2 开始使用sopc builder
2.2.3 系统主频
2.2.4 加入cpu和ip模块
2.2.5 指定基地址
2.2.6 配置nios系统
2.2.7 生成nios32并把它加入到设计中
2.2.8 把符号(symbol)加入到bdf文件中
2.2.9 加入引脚和基本单元
2.2.10 命名引脚
2.2.11 进行最后连接
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《Altera SOPC设计与实践》主要是由参加Altera 2003年Nios嵌入式软核心处理器设计大赛并获一等奖的研究生们编译成书的。2003年4月～8月，复旦大学信息科学与工程学院的研究生周博等，在指导教师的支持下，参加了该项设计比赛。通过近4个月日夜勤奋的学习和设计实践，他们以"汽车运行信息记录仪"的设计和演示，荣获一等奖。这些研究生又在Altera公司的支持下，从该项设计中抽取出包括多种输入输出和通信接口的设计平台，并自制40套，用于2003年10月14日举行的Altera全国大学教师会议，作为培训Nios 3．0 & SOPC 2．8的教学实验板，获广泛好评。适逢Altera公司试图将竞赛获奖成果与设计原理介绍汇集成书，Altera的Keith先生给出了英文素材目录的初稿，周博等根据学习和实践体会，又做了调整和取舍。经过多位研究生翻译，反复交换审校，对内容的删简理顺，教师审稿，最后由Altera的工程师审阅后定稿。
Altera的Max+Plus II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 II。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代表一种新的系统设计技术，也是一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--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一可编程芯片中。SOPC是PLD和ASIC技术融合的结果，它可编程的灵活性和p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 Computing)、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一些相当规模的项目。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。
本书的编译者有周博、邱卫东、陈燕、周学功、方茁等。陈泽文高级工程师审阅了全稿。彭澄廉作为指导教师，组织了编写过程，参加了最后审校工作。
在本书编译过程中，得到了Altera公司各方面的大力支持。除了提供相关软件的光盘外，Altera公司香港代表处的陈国裕经理和Keith先生为我们提供了英文素材，上海代表处的徐平波经理则在整个编译过程中给予了热心的帮助和督促。最后，Altera全球副总裁BenLee先生还在百忙之中特意为本书做序，在此一并表示致敬和谢意。
本书因是限时多人合作编译成书，时间不容编译审校者进行充分的句句斟酌。错误疏漏之处，敬请读者批评指正。
Altera的Max+Plus II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 II。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代表一种新的系统设计技术，也是一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--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一可编程芯片中。SOPC是PLD和ASIC技术融合的结果，它可编程的灵活性和p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 Computing)、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一些相当规模的项目。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。
本书的编译者有周博、邱卫东、陈燕、周学功、方茁等。陈泽文高级工程师审阅了全稿。彭澄廉作为指导教师，组织了编写过程，参加了最后审校工作。
在本书编译过程中，得到了Altera公司各方面的大力支持。除了提供相关软件的光盘外，Altera公司香港代表处的陈国裕经理和Keith先生为我们提供了英文素材，上海代表处的徐平波经理则在整个编译过程中给予了热心的帮助和督促。最后，Altera全球副总裁BenLee先生还在百忙之中特意为本书做序，在此一并表示致敬和谢意。
本书因是限时多人合作编译成书，时间不容编译审校者进行充分的句句斟酌。错误疏漏之处，敬请读者批评指正。
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