基于FPGA的SOC設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　在圖4中顯示的是FS2工具的用戶界面，設(shè)計(jì)中用到的八條指令，分別是：1>、2>、3>……8>,其中指令1>、2>用來(lái)配置片外Flash芯片;指令3>用來(lái)選擇將要擦寫(xiě)的存儲(chǔ)空間，由圖中可知，本設(shè)計(jì)中要進(jìn)行的讀寫(xiě)操作 的存儲(chǔ)空間是Ox00000000-0x003FFFFF;指令4>用來(lái)對(duì)Flash指定的存儲(chǔ)空間進(jìn)行擦除操作;指令5>用來(lái)把已經(jīng)準(zhǔn)備好的二進(jìn)制文件寫(xiě)到上述存儲(chǔ)空間中，設(shè)計(jì)中使用的二進(jìn)制文件名是QUICK.HEX;指令6>是用來(lái)顯示指定存儲(chǔ)空間中的內(nèi)容，從圖中可看出，寫(xiě)到存儲(chǔ)空間Ox00000000-0x0000003F的內(nèi)容是18、FO、9F……、12、E3;指令7>執(zhí)行對(duì)上述存儲(chǔ)空間寫(xiě)入的數(shù)據(jù)的擦除操作;指令8>顯示上述存儲(chǔ)單元擦除后的內(nèi)容。

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　　圖4 片外Flash的擦寫(xiě)演示過(guò)程

　　通過(guò)對(duì)上述過(guò)程的分析可知，所搭建的SOC系統(tǒng)可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)片外Flash的擦寫(xiě)操作，進(jìn)而說(shuō)明了該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

　　3.2 搭建的系統(tǒng)對(duì)外設(shè)接口的讀寫(xiě)操作

　　本測(cè)試在遵循ARM7先進(jìn)外圍總線APB的讀寫(xiě)時(shí)序的前提下，定制用戶邏輯外設(shè)PIO,通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)PIO接口進(jìn)行讀寫(xiě)操作來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確，驗(yàn)證中的用到的APB總線的讀寫(xiě)時(shí)序如圖5。

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　　圖5 APB總線的讀寫(xiě)時(shí)序

　　下面將主要遵循系統(tǒng)中先進(jìn)的外圍總線APB的讀寫(xiě)時(shí)序，首先采用硬件描述語(yǔ)言和C代碼，定制八位的用戶邏輯外設(shè)PIO,然后將PIO的輸入端口接到開(kāi)關(guān)Switch0一Switch7,輸出端口接到八個(gè)發(fā)光二極管Led0一Led7,通過(guò)軟硬件調(diào)試，使八位開(kāi)關(guān)的輸入電平顯示到八個(gè)發(fā)光二極管上，以此來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)中搭建的SOC系統(tǒng)的準(zhǔn)確，針對(duì)上述過(guò)程及要求，為了更直觀地展示驗(yàn)證結(jié)果，制作了簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)板，當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵在高電平時(shí)，發(fā)光二極管變亮，否則，發(fā)光二極管不亮。其中定制用戶邏輯外設(shè)的主要步驟如下：

　　1)規(guī)劃元件的硬件功能;

　　2)使用硬件描述來(lái)描述硬件邏輯;

　　3)單獨(dú)驗(yàn)證元件的硬件功能;

　　4)描述寄存器的C頭文件來(lái)為軟件定義硬件寄存器映像;

　　5)將元件集成到ARM7系統(tǒng)中，使用ARM7來(lái)測(cè)試寄存器的訪問(wèn)是否正確，并為該元件編寫(xiě)軟件驅(qū)動(dòng);

　　6)執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證等。

　　圖6是在Aetel公司的調(diào)試軟件Sofleonsole和實(shí)驗(yàn)板上的實(shí)際調(diào)試結(jié)果。

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　　圖6 調(diào)試結(jié)果

　　由圖6顯示的調(diào)試結(jié)果可知，八位開(kāi)關(guān)Switeh0-Switeh7的輸入分別是11001011和11100101,這個(gè)和八個(gè)發(fā)光二極管Led0-Led7的輸出結(jié)果一致，由此進(jìn)一步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文通過(guò)對(duì)基于ARM7的SOC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了一種Flash結(jié)構(gòu)的FPGA器件及其片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而給出了兩種驗(yàn)證該片上系統(tǒng)準(zhǔn)確性的方法，通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，該系統(tǒng)不僅能準(zhǔn)確進(jìn)行片外存儲(chǔ)器的擦寫(xiě)，而且可以準(zhǔn)確進(jìn)行外設(shè)接口的讀寫(xiě)的操作，由此驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。文中所搭建SOC系統(tǒng)，可以與符合ARM公司的AHB2.0協(xié)議的北斗基帶芯片無(wú)縫連接，在北斗接收機(jī)的設(shè)計(jì)、測(cè)試中有重要的參考價(jià)值。