FPGASOPC开发快速入门教程-SOPC vs MCU、DSP和FPGA

嵌入式系统发展朝着小体积、低功耗、高性能的趋势发展。MCU、DSP 和FPGA三种处理器

面，它们各自具有独特的优势而在某方在现代嵌入式系统中扮演的角色呈现三分天下的局bh

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面又略显不足。以51 系列单片机和ARM 微处理器为代表的MCU 家族因丰富的软件系统支持在控制和处理人机接口领域占据绝对的领先地位；然而在海量数据处理方面却被DSP 占尽了风；FPGA i在高速复杂逻辑处理方面独占风骚，并且最近异军突起，凭借其超大规模的单芯片容量和硬件电路的高速并行运算能力，在信号处理方面也显示出突出的优势。因而，MCU、DSP、FPGA的结合将是未来嵌入式系统发展的趋势。SOPC ＝MCU + DSP + FPGA，SOPC可以将MCU、DSP 和FPGA完美结合！

（1）SOPC MCU：目前，在大容量FPGA 中可以嵌入16 位或32 位以上的MCU。如Altera 公司的FPGA可嵌入一个或多个软核CPU （Nios或NiosII），或预嵌入ARM等微处理器；（2）SOPC DSP：DSP 对海量数据快速处理的优异性能主要在于它的流水线计算技术，只有规律的加减乘除等运算才容易实现流水线的计算方式。然而，这种运算方式也较容易用FPGA的硬件门电路来实现。目前，实现各种DSP 算法的IP 核已经相当丰富和成熟，例如，FFT、IIR、FIR、Codec等等。有实践证明，用FPGA实现的MPEG4 压缩/解压速度比通用DSP 实现快10 倍以上。利用相关工具（例如DSP Builder）可以很方便地把现有的数字信号处理IP 添加到工程中去。

（3）SOPC FPGA：SOPC一般采用大容量FPGA作为载体，除了在一片FPGA 中定制MCU 处理器和DSP 功能模块外，还可以设计其它逻辑功能模块，实现MCU+DSP+FPGA 在一片芯片上集成。如可采用ALTERA 公司的Cyclone、Stratix、StratixII 等大容量FPGA 实现片上系统。

其中NiosII 可以采用Altera 公司的SOPC Builder 来定制，DSP 采用DSP Builder来定制。相对于单片机、ARM 等，SOPC 的应用还不多见；然而，数年后（甚至更短），也许SOPC 的身影就像今天的单片机一样随处可见。因此，谁掌握了SOPC 技术，谁就能成为未来嵌入式系统设计的先锋。

Altera 推出的Nios II 系列嵌入式处理器扩展了目前世界上最流行的软核嵌入式处理器的性能，把Nios II 嵌入到Altera 的所有FPGA 中，例如StratixII、Stratix、Cyclone等系列器件中，用户可以获得超过200 DMIPS的性能，用户可以从三种处理器以及超过60 个的IP核中选择所需要的，Nios II系统为用户提供了最基本的多功能性，设计师可以以此来创建一个最适合他们需求的嵌入式系统。

Nios II 处理器的优点和特性：

使用Nios II处理器的使用者可以根据他们的需要来调整嵌入式系统的特性、性能以及成本，快速将产品推向市场，扩展产品的生命周期，并且避免由于处理器的更新换代带来的损失。提高系统性能：

具有一系列的处理器核可供选择，其中包括了超过200 DMIPS性能的核；实现任何数量的处理器或将不同的处理器核组合在一起；增加了已有的处理器，在FPGA中添加一个或更多的Nios II 软核处理器；更低的系统成本；通过将处理器、外设、内存和I/O接口集成到一个单一的FPGA中，从而降低了系统成本、复杂性和功耗；通过将NiosII 处理器嵌入到低成本的Cyclone FPGA 中只需花费35 美分或者更低（编者：对大多数用户而言，NiosII 所占逻辑资源的成本大约是10－20 元人民币，具体取决于所选FPGA的类型和NiosII 的配置）。

应对产品的生命周期：

提供易用的设计工具从而快速将产品推向市场。提供永久的，免费的许可从而使基于Nios II 处理器的产品避免了处理器的更新换代而带来的损失。功能强大、易用的开发工具：通过使用Nios II 集成开发环境（IDE），从而加速了软件的开发；利用Altera的强大的SOPC

Builder系统开发工具和Quartus II设计软件可以在几分钟内设计一个系统。i