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基于μClinux的SoPC应用系统设计
文章来源: E代电子 文章作者: 殷伟凤 胡锡伟 发布时间: 2006-07-04   字体: [ ]  
 

嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序四部分组成,其发展主要体现在芯片技术的进步上,以及在芯片技术限制下的算法与软件的进步上。随着芯片制造技术的发展,嵌入式系统的结构也随之发生了重大变革,从基于微处理器的嵌入式系统到基于微控制器的嵌入式系统,继而将可编程逻辑PLD(Programmable Logic Device)技术引入到嵌入式系统设计中,进而又发展到SoC(System on Chip),最终将PLD与嵌入式处理器结合而成为SoPC(System on Programmable Chip),使得SoPC成为嵌入式系统设计的一个发展趋势。

 

本文采用SoPC内嵌32位的软核处理器Nios,实现了一个UART串行口和以太网接口的转换器(以下简称转换器),并基于Microtronix公司针对Nios处理器移植的μClinux开发了应用程序.其系统结构如图l所示。

 

sopc嵌入式系统结构图

 

1 基于SoPC的嵌入式硬件平台构建

 

不同于基于处理器或控制器及SoC的嵌入式系统,基于SoPC的嵌入式系统具有可配置的特点,不会包括任何专用外设,而是可根据需要灵活地在一片FPGA中构造外设接口。

 

基于SoPC的嵌入式系统主要由1片核心芯片SoPC和片外器件,以及一些相关的接口设备组成。本文所要实现的转换器采用Altera公司的Cyclone芯片及外围电路组成,其中外围电路包括2512 KBSRAMl8MBFlashUART电子转换器和1片以太网控制器LAN91C111。系统电路框图如图2所示。

 

转换器系统框图

SoPC芯片内嵌软核处理器Nios。在SoPC芯片中,除了CPU外,可配片上ROM、内部定时器、UART串行口、SRAMFlash接口等系统部件。这些部件均以可编程逻辑部件的形式实现,芯片内部部件结构图如图3所示。CPU和所有部件通过Avalon总线连接在一起。

 

 sopc芯片内部部件组成

 

SoPC芯片内系统模块和Avalon总线模块均由SoPCBuilder工具自动生成,利用Qualtus II集成开发环境可实现芯片内的逻辑设计及其引脚定义。经编译生成后缀为.sof的硬件映像文件,通过ByteBlasterII线缆下载到目标板的Cyclone芯片中,或将.sof文件转换成.flash文件,下载到目标板的Flash中。这样就完成了转换器的硬件设计。

 

 
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