SOPC設(shè)計(jì)中自定義IP的開發(fā)

1  SOPC技術(shù)與IP核
SOPC的主要思想是提供一個(gè)IP庫，用戶從IP庫中選擇IP核來組裝系統(tǒng)，因此IP核是SOPC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。雖然IP核一詞在眾多場(chǎng)合被使用，但它并沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。從概念上可以這樣理解它：IP核是指將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，如FIR濾波器、SDRAM控制器、UART控制器等設(shè)計(jì)成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動(dòng)，縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間。IP 核設(shè)計(jì)一般可以有3個(gè)來源：EDA廠商提供，用戶自己定義，第三方提供。
 IP核可以分為3類：
(1) 軟核(soft-core)。軟核用硬件描述語言寫成，可以是對(duì)設(shè)計(jì)的算法級(jí)描述，或功能級(jí)描述，也可以是僅僅用于功能仿真的行為模擬。
(2) 固核(firm-core)。固核在軟核基礎(chǔ)上開發(fā)，是一種可綜合的、并帶時(shí)序信息及布局布線規(guī)劃的設(shè)計(jì)，用硬件描述語言寫成。
 (3) 硬核(hard-core)。指和特定工藝相聯(lián)系的物理版圖,設(shè)計(jì)的正確性已經(jīng)投片驗(yàn)證, 可在新設(shè)計(jì)中作為特定的功能模塊直接調(diào)用。
一般來說，EDA廠商及第三方提供的IP核都是功能上比較通用的，但在進(jìn)行SOC設(shè)計(jì)時(shí)，用戶經(jīng)常有特殊需求，這時(shí)必須自定義邏輯來實(shí)現(xiàn)所要的功能。所以在進(jìn)行SOC設(shè)計(jì)時(shí)，如何靈活地加入用戶自定義邏輯就顯得尤為重要。
2  基于EDK的SOPC開發(fā)技術(shù)
進(jìn)行SOPC系統(tǒng)開發(fā)，首先是要選擇的是FPGA平臺(tái)、處理器方案以及開發(fā)軟件，目前常采用的是由世界上兩大主要的FPGA器件生產(chǎn)廠商所提供的平臺(tái)、SOPC方案及相關(guān)開發(fā)套件：一是Altera公司的FPGA產(chǎn)品，采用Nios處理器軟核或硬核ARM，開發(fā)工具由QuartusⅡ和SOPC Builder組成；二是采用Xilinx公司的FPGA，基于Microblaze軟核或Powerpc405硬核，開發(fā)工具由ISE和EDK組成。下面就以Xilinx公司的軟件EDK為例介紹SOPC系統(tǒng)的開發(fā)過程。EDK有一個(gè)友好的圖形用戶界面，通過這個(gè)界面，用戶可以從Xilinx提供的IP庫中選取一些組件，如處理器、SDRAM、Flash、各種I/O等，并可通過選擇配置相應(yīng)的參數(shù)。EDK有個(gè)尤為重要的功能：在進(jìn)行SOPC設(shè)計(jì)時(shí)，如果用戶有特殊功能要求，但I(xiàn)P庫中沒有，則用戶可以加入自定義的邏輯來實(shí)現(xiàn)，具體的流程如圖1所示。