基于SOPC的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，隨著嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的日益結(jié)合，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中引入TCP/IP協(xié)議棧，以支持嵌入式設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，成為嵌入式領(lǐng)域重要的研究方向。作為嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件之一，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）的面貌正日新月異：邏輯單元不斷增加、單位成本和功耗不斷降低，而根本的設(shè)計(jì)靈活性和快速轉(zhuǎn)換能力卻始終未變。FPGA之所以越來(lái)越多地在嵌入式系統(tǒng)中得到應(yīng)用，主要得益于它在低成本和低功耗兩方面均取得了很好的進(jìn)步，從而能夠滿足O

2、EM日益緊迫的上市周期、不斷縮減的成本結(jié)構(gòu)和低功耗要求。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)與FPGA、SOC（片上系統(tǒng)）、SOPC（可編程片上系統(tǒng)）相結(jié)合時(shí)，在未來(lái)對(duì)人們的影響更為深遠(yuǎn)。 在FPGA自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，布局起到了十分關(guān)鍵的作用，因?yàn)椴季仲|(zhì)量的高低直接影響到了布線及FPGA的整體性能。由于布線資源占用了FPGA約70％～80％的芯片面積和約50％～60％的信號(hào)時(shí)延，而一個(gè)好的布局算法能夠減少布線擁擠并最小程度減少布線資源的占用，因此在工藝

3、條件一定的情況下，布局算法對(duì)FPGA的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。但是目前的布局算法普遍存在收斂速度慢、易陷于局部最優(yōu)等問(wèn)題。因此，本文給出了將蟻群與粒子群混合算法應(yīng)用于FPGA布局問(wèn)題，即在蟻群布局算法中引入粒子群優(yōu)化算法思想，稱為粒子群蟻群布局算法（PSAC）。PSAC算法結(jié)合蟻群算法和粒子群算法的優(yōu)點(diǎn)，并利用了交叉變異的思想，對(duì)每個(gè)粒子進(jìn)行交叉變異操作，并且與個(gè)體極值和全局極值進(jìn)行交叉，考慮了優(yōu)生的思想，因此可以顯著提高計(jì)算效率，具有

4、較大的實(shí)用價(jià)值。 SOPC是基于FPGA的片上系統(tǒng)，代表了FPGA的發(fā)展方向，本文將SOPC與嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合，提出了基于SOPC的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。首先，基于NiosⅡ軟核處理器建立了嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)硬件平臺(tái)，給出了SOPC Builder及Quartus設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，從而能夠滿足嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品日益緊迫的上市周期、不斷縮減的成本結(jié)構(gòu)和低功耗要求。然后，在NiosⅡIDE開發(fā)環(huán)境下給出了軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，操作系統(tǒng)采用了