基于SoPC系統(tǒng)的C++類模塊硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、SOPC(System On Programmable Chip)技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electronics Design Automation)技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物。SOPC技術(shù)的目標(biāo)是將復(fù)雜的電子系統(tǒng)在一塊FPGA(Field Prog：rammable Gate Array)中實(shí)現(xiàn)，使得所設(shè)計(jì)的電路在規(guī)模、可靠性、體積、功能、性能指標(biāo)、上市周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護(hù)和硬件升級(jí)等綜合最

2、優(yōu)化。 SOPC技術(shù)要求的是一種軟硬件綜合解決方案，因?yàn)樗瑫r(shí)涉及到底層的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。開發(fā)者在軟硬件系統(tǒng)的綜合與構(gòu)建方面可以充分發(fā)揮創(chuàng)造性和想象力，使用其可編程特性與IP核相結(jié)合，可以快速、低廉地開發(fā)出不同的協(xié)處理器，從而真正實(shí)現(xiàn)硬件編程、升級(jí)和重構(gòu)。 傳統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)中，軟件和硬件的開發(fā)流程基本上是相對(duì)獨(dú)立的，不能互相共享，也很難做到軟硬件靈活切換。解決這個(gè)問題，有兩條探索的方向。一種是以System

3、C為代表的，使用擴(kuò)展的C++來支持硬件描述，另一種是實(shí)現(xiàn)一種方法完成從C到硬件描述語言的轉(zhuǎn)換，從而可以統(tǒng)一軟硬件開發(fā)流程。 C++類模塊硬件化設(shè)計(jì)方法，繼承了從C到硬件描述語言的研究成果，并利用C++面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)，發(fā)展出一種把軟件C++類模塊轉(zhuǎn)換成硬件模塊的方法。C++類模塊硬件化設(shè)計(jì)方法和核心，是提出了一種架構(gòu)。通過這個(gè)架構(gòu)，C++類被分解成可以為現(xiàn)有的C到HDL轉(zhuǎn)換軟件能處理的形式，于是一個(gè)軟件的C++類可以根據(jù)軟硬件劃分

4、的結(jié)果，或者編譯成在FPGA軟處理器上運(yùn)行的軟件，或者綜合成FPGA中的硬件協(xié)處理器。通過這個(gè)架構(gòu)，被綜合成的硬件協(xié)處理器的C++類模塊可以被運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)軟核中的軟件透明的調(diào)用，而無需關(guān)注軟硬件接口的細(xì)節(jié)。 本文共分為七章，第一章是對(duì)SOPC技術(shù)和軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，從軟件開發(fā)者和硬件開發(fā)者不同的角度出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)總體優(yōu)化，包括性能和設(shè)計(jì)時(shí)間等因素進(jìn)行討論，提出將軟件C++類模塊硬件化的需求。第二章介紹了目前軟硬件協(xié)

5、同設(shè)計(jì)的建模工具和軟件平臺(tái)。第三章介紹Altera的一個(gè)SOPC解決方案，并對(duì)其的一個(gè)開發(fā)環(huán)境DE2實(shí)驗(yàn)板做了初步介紹。第四章，在DE2的實(shí)驗(yàn)板的環(huán)境下，對(duì)C++類模塊硬件化的方法建立一個(gè)抽象模型。第五章，則根據(jù)前一章的模型，闡述具體的C++類模塊硬件化方法在DE2實(shí)驗(yàn)板上的實(shí)現(xiàn)。第六章中，以一個(gè)音頻處理系統(tǒng)為示例，來展示軟件C++類模塊硬件化的具體操作過程。第七章中，則對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，并就未來發(fā)展做一個(gè)展望，并提出進(jìn)一步的研究方