基于FPGA的SOC設計與實現(xiàn)

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

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　　圖4 片外Flash的擦寫演示過程

　　通過對上述過程的分析可知，所搭建的SOC系統(tǒng)可準確實現(xiàn)片外Flash的擦寫操作，進而說明了該系統(tǒng)的準確性。

　　3.2 搭建的系統(tǒng)對外設接口的讀寫操作

　　本測試在遵循ARM7先進外圍總線APB的讀寫時序的前提下，定制用戶邏輯外設PIO,通過該系統(tǒng)對PIO接口進行讀寫操作來進一步驗證設計的準確，驗證中的用到的APB總線的讀寫時序如圖5。

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　　圖5 APB總線的讀寫時序

　　下面將主要遵循系統(tǒng)中先進的外圍總線APB的讀寫時序，首先采用硬件描述語言和C代碼，定制八位的用戶邏輯外設PIO,然后將PIO的輸入端口接到開關Switch0一Switch7,輸出端口接到八個發(fā)光二極管Led0一Led7,通過軟硬件調(diào)試，使八位開關的輸入電平顯示到八個發(fā)光二極管上，以此來進一步驗證設計中搭建的SOC系統(tǒng)的準確，針對上述過程及要求，為了更直觀地展示驗證結(jié)果，制作了簡單的實驗板，當開關鍵在高電平時，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)使用硬件描述來描述硬件邏輯;

　　3)單獨驗證元件的硬件功能;

　　4)描述寄存器的C頭文件來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來測試寄存器的訪問是否正確，并為該元件編寫軟件驅(qū)動;

　　6)執(zhí)行系統(tǒng)級的驗證等。

　　圖6是在Aetel公司的調(diào)試軟件Sofleonsole和實驗板上的實際調(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，八位開關Switeh0-Switeh7的輸入分別是11001011和11100101,這個和八個發(fā)光二極管Led0-Led7的輸出結(jié)果一致，由此進一步驗證了設計的準確性。

　　4 結(jié)束語

　　本文通過對基于ARM7的SOC系統(tǒng)的設計，介紹了一種Flash結(jié)構(gòu)的FPGA器件及其片上系統(tǒng)的設計方法，進而給出了兩種驗證該片上系統(tǒng)準確性的方法，通過實際驗證，該系統(tǒng)不僅能準確進行片外存儲器的擦寫，而且可以準確進行外設接口的讀寫的操作，由此驗證了設計的準確性。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縫連接，在北斗接收機的設計、測試中有重要的參考價值。