基于SoPC系統(tǒng)的C++類模塊硬件實現(xiàn).pdf

1、SOPC(System On Programmable Chip)技術是現(xiàn)代計算機輔助設計技術、電子設計自動化EDA(Electronics Design Automation)技術和大規(guī)模集成電路技術高度發(fā)展的產(chǎn)物。SOPC技術的目標是將復雜的電子系統(tǒng)在一塊FPGA(Field Prog：rammable Gate Array)中實現(xiàn)，使得所設計的電路在規(guī)模、可靠性、體積、功能、性能指標、上市周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護和硬件升級等綜合最

2、優(yōu)化。 SOPC技術要求的是一種軟硬件綜合解決方案，因為它同時涉及到底層的硬件系統(tǒng)設計和軟件設計。開發(fā)者在軟硬件系統(tǒng)的綜合與構建方面可以充分發(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，從而真正實現(xiàn)硬件編程、升級和重構。 傳統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設計中，軟件和硬件的開發(fā)流程基本上是相對獨立的，不能互相共享，也很難做到軟硬件靈活切換。解決這個問題，有兩條探索的方向。一種是以System

3、C為代表的，使用擴展的C++來支持硬件描述，另一種是實現(xiàn)一種方法完成從C到硬件描述語言的轉換，從而可以統(tǒng)一軟硬件開發(fā)流程。 C++類模塊硬件化設計方法，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，發(fā)展出一種把軟件C++類模塊轉換成硬件模塊的方法。C++類模塊硬件化設計方法和核心，是提出了一種架構。通過這個架構，C++類被分解成可以為現(xiàn)有的C到HDL轉換軟件能處理的形式，于是一個軟件的C++類可以根據(jù)軟硬件劃分

4、的結果，或者編譯成在FPGA軟處理器上運行的軟件，或者綜合成FPGA中的硬件協(xié)處理器。通過這個架構，被綜合成的硬件協(xié)處理器的C++類模塊可以被運行于嵌入式系統(tǒng)軟核中的軟件透明的調(diào)用，而無需關注軟硬件接口的細節(jié)。 本文共分為七章，第一章是對SOPC技術和軟硬件協(xié)同設計做一個簡單介紹，從軟件開發(fā)者和硬件開發(fā)者不同的角度出發(fā)，對系統(tǒng)總體優(yōu)化，包括性能和設計時間等因素進行討論，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、同設計的建模工具和軟件平臺。第三章介紹Altera的一個SOPC解決方案，并對其的一個開發(fā)環(huán)境DE2實驗板做了初步介紹。第四章，在DE2的實驗板的環(huán)境下，對C++類模塊硬件化的方法建立一個抽象模型。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實驗板上的實現(xiàn)。第六章中，以一個音頻處理系統(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，則對該系統(tǒng)進行一個總結，并就未來發(fā)展做一個展望，并提出進一步的研究方