全部课程 >SOPC技术与应用    Technology and Application of SOPC

课程基本信息

课程编码:04B30020

课程类别:未设置

先修课程:C语言、FPGA与硬件描述语言、微机原理

适用专业:电子信息工程

开课院部:电气信息学院

课程负责人:
课程教学团队:
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课程展示


课程简介

    片上可编程系统(SOPC)技术,是基于 FPGA 的 SOC 技术,具有设计灵活、成本低以及开发周期短的特点。本课程以基于 Altera 公司的 NiosII 软核处理器开发为例,讲解 SOPC 技术的概况、设计思想、开发策略, IP 核生成及复用技术,以及基于 SOPC 的软硬件协同设计和验证技术。通过本课程的学习,最终达到能够使学生进行基于SOPC的嵌入式系统的软硬件设计,熟练掌握全部设计流程,在基于SOPC的嵌入式系统的软件设计方面具有一定的工程能力。

    System on Programmable Chip (SOPC) technology is based on FPGA SOC technology, and it has many excellent features such as flexible design, low cost, short development cycle, etc. The course takes Altera NiosII soft core processor as an example to explain the SOPC technology overview, design idea, development strategy, IP core creation and reuse, SOPC hardware and software collaborative design and verification technology. Through the learning of this course, students can finally carry on the SOPC embedded system software and hardware design, get familiar with all the design process, and will have certain engineering ability on SOPC embedded system Software design.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

能够将SOPC技术的基本知识与实际中的工程问题相结合,知道SOPC技术的设计流程,及其在现实中的应用。

H

2

问题分析

能够将数字系统典型应用问题利用SOPC技术进行实现。

M

3

设计/开发解决方案

能够对具体的SOPC系统给出设计方案,基于SOPC设计流程利用Quartus软件和SOPC Builder/Qsys设计工具对SOPC系统进行硬件设计,利用NiosII IDE软件对SOPC系统进行软件设计和实现。

H

4

研究

SOPC系统自定制元件的设计与实现

H

5

使用现代工具

熟练掌握SOPC Builder/Qsys和NiosII IDE设计工具,进行基于FPGA的SOPC应用系统的软硬件设计与开发

H

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

能够在复杂系统设计中,具有较强的合作意识,较好的承担个体、团队成员或负责人的角色。

M

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。

M

 

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

绪论

1. SOPC技术概述

2. SOPC设计方法

1. SOPC技术的基本概念

2. SOPC设计方法

2

理论讲授

NiosII CPU体系结构

1. NiosII CPU处理器结构

2. NiosII CPU处理器运行模式

3. NiosII CPU的异常处理

4. 存储器和外设访问

 

1. NiosII CPU处理器结构

2. NiosII CPU的异常处理

2

理论讲授

Avalon总线规范与SOPC Builder常用组件

1. Avalon总线简介、术语和概念。

2. Avalon信号、从端口传输、主端口传输

3. 流水线传输属性、流控制属性、三态传输属性

4. SOPC Builder简介与SOPC硬件设计流程

5. SOPC Builder用户接口概述

6. SOPC Builder组件

1. Avalon总线传输特性

2. SOPC硬件设计流程

3. SOPC Builder组件包括:GPIO内核、SDRAM控制器内核、CFI控制器内核、EPCS控制器内核、定时器内核、UART内核、JTAG_UART内核、SPI内核、DMA内核、互斥内核、邮箱内核、System ID内核

8

理论讲授

NiosII IP Core设计

1. SOPC Builder组件编辑器

2. NiosII IP Core设计流程

3. 自定制PWM组件设计

4. NiosII自定义指令设计

1.SOPC Builder组件编辑器应用

2.NiosII IP Core设计流程

3.NiosII自定义指令设计

4

理论讲授

NiosII软件设计

1. NiosII IDE简介与SOPC软件设计流程

2. 硬件抽象层(HAL)与应用程序设计

3. HAL下的设备驱动设计

1.SOPC软件设计流程

2.硬件抽象层

3.中断程序

4.设备驱动

8

理论讲授

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%)

备注

1

期末成绩

期末考试

开卷/闭卷

70

 

2

平时成绩

实验

4次

12

 

3

作业

3次

6

 

4

出勤

6次

12

 

5

 

 

 

 

学生学习建议

  • 学习方法建议

1. 从网络中搜集本课程资料,通过学习资料提升对SOPC技术的理解;

2. 可以在购买FPGA开发板,通过分析电路和阅读例程提高软硬件开发能力,并熟悉SOPC设计方法,进而实现自行开发设计一些具有特定功能的SOPC应用系统;

3. 在网上观看其它相关资源共享课或视频公开课。

  • 学生课外阅读参考资料

课程改革与建设

课程文档下载

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