基于NiosⅡ的SOPC系统平台的开发与研究

摘要

随着现代化进程和信息技术的高速发展，基于嵌入式系统应用的电子产品已 经走进人们的生活，使传统的工业生产和服务方式的技术含量得到很大的提高。 随着计算机体系结构理论的完善以及微电子工艺技术的革新，嵌入式技术不断取 得新进展，其研究和应用已成为当前的热门技术。 SOPC是可编程技术发展到一定阶段的必然产物。它作为SOC和PLD/FPGA 相结合的一项综合技术，集合了两者的优点，适合于两者的应用领域。并由于它 的灵活性，对于目前竞争激烈的IT市场来说，提供了非常好的技术和广泛的应用 产品领域。 美国Altera公司开发的基于SOPC技术的NiosII嵌入式处理器，是一个可变结构的、通用型的RISC嵌入式处理器。嵌入式设计者能非常方便地使用SOPC Builder系统开发工具设计构造以处理器为基础的系统。使用NiosII处理器能与使用者的设计思想相结合并使用SOPC Builder编程到FPGA之内予以实现。整个NiosII系统的设计过程充分体现了其可重配置的思想，体现了面向用户，面向应用的SOPC技术设计思想。除此之外，应用与Nios II相关的集成开发平台和辅助开发工具，可以加快NiosII系统的设计与验证环节的开发速度，对于嵌入式系统的产品开发和应用，具有广泛的价值和积极的意义。 本设计采用的Altera公司的Nios II微处理器具有32个32位的通用寄存器，32位指令长度和数据总线，并将实时操作系统μC/OS-II集成在其开发环境中。本课题将μC/OS-II操作系统的移植作为实例，以开发平台设计作为载体，详细介绍整个设计的工作与实现过程。 本论文课题完成的具体工作如下： 设计了具有自主版权的基于Nios II的SOPC系统平台。作为一块系统核心板，只保留了和嵌入式相关的功能，包括处理器、ROM、RAM、总线接口、各种外设等，这样可以满足嵌入式系统体积和功耗大幅度减小的要求。基于系统核心板，还可以进行扩展实现多种基于Nios II的应用，如网络管理、WEB服务器等。 ·板上设计了各种外围接插件、JTAG、LED、数码管、按键等于用户交流的部件。构成了一块完整的Nios II评估板。 · 调试并完善整个开发系统，归纳和总结基于Nios II的系统硬件的设计方法和经验。 ·在平台上移植μC/OS-II操作系统，从而完成SOPC基本设计构造。 本文完成的设计成果，可以作为SOPC的实验开发平台，进行操作系统移植、串行通信、自定义逻辑及指令的学习等实验和开发，对于了解学习掌握SOPC系统的设计和应用具有实际意义和重要价值。

目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

摘要

第一章绪论

第二章开发平台核心处理器NiosⅡ概述和分析

第三章开发系统的设计与调试

第四章嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的移植

第五章总结与展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文