基于FPGA的数字频谱分析仪设计和实现(3)
1.2.1 嵌入式系统
嵌入式系统即以应用为中心，以计算技术为基础，并且软硬件可以被裁剪以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。它具有系统内核小，专用性强，系统精简，操作系统软件固化存储等特点。
嵌入式系统由软件和硬件两大部分组成，软件包括联系紧密的系统软件和应用软件。硬件包括处理器(CPU)、存储器、输入输出接口和外部设备等。
嵌入式处理器有硬核和软核之分，常用的嵌入式处理器硬核有ARM、PowerPC、INTELX86等，其中INTEL XSCALE和EIA嵌入式架构为嵌入式硬核的代表，普遍具有高性能、低功耗等特点和强大的多媒体处理、网络通信能力。其嵌入式操作系统Windows CE和Embeded Linux高效稳定，具有多任务、多用户的图形操作环境，已经得到广泛的应用。
嵌入式处理器软核以Altera公司开发的第一代Nios及第二代Nios II为先进代表。Nios II嵌入式处理器是一种采用流水线技术、单指令流的RISC(Reduced Instruction SetComputing)，其大部分指令可以在一个时钟周期内完成。Nios和NiosII处理器软核均为可配置的通用处理器。可与用户自定义逻辑（User defined logic）结合构成一个基于FPGA的片上系统。32位Nios II软核结合外部闪存以及大容量存储器，可构成一个功能强大的32位嵌入式处理器系统。
1.2.2 SOC和SOPC
SOC(System on-a-Chip)称为片上系统，它是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC中可以包括微处理器CPU、数字信号处理器DSP、存储器、总线和总线控制器、外围设备接口等，还可以包括数模混合电路（放大器、比较器、A/D和D/A转换器、锁像环等），系统级芯片技术SOC设计不仅仅是一个专业领域的概念，而且是微电子、计算机及电子系统设计应用领域等多学科的交叉和融合。SOC的核心技术是IP复用，基于可重用IP的SOC设计方法的出现，是当今集成电路设计方法学的主要研究方向。SOC集成将完成对所有准备使用的IP核进行接口互连、时序排列、综合方式选择、功耗估计等工作。SOC的设计方法是自顶向下(Top-Down)的从系统级到功能模块的软、硬件协同设计方法，实现了软、硬件的无缝结合，直接在处理器芯片内嵌入操作系统的代码模块，具有极高的综合性。
SOPC（System On Programmable Chip）技术是美国Altra公司于2000年最早提出的，并同时推出了相应的开发软件。SOPC是基于FPGA解决方案的SOC，与ASIC的SOC解决方案相比，SOPC系统及其开发技术具有更多的特色。它将处理器、存储器、I/O口等系统设计，以及需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构建成一个可编程的片上系统。它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件的在系统可编程的功能。可编程器件内，还具有小容量高速RAM资源。由于市场上有丰富的IPCore资源可供灵活选择，用户可以构成各种不同的系统，如单处理器、多处理器系统。有些可编程器件内还可以包含部分可编程模拟电路。除了系统使用的资源外，可编程器件内还具有足够的可编程逻辑资源，用于实现其它的附加逻辑。从应用角度看，SOPC与SOC相比有自己的优点，因为它是基于PLD/FPGA(FieldProgrammable Gate Array)实现的，可以十分方便随时下载以验证其功能及性能，灵活性高。对产品的设计修改，只要对芯片中电路布局进行改动或者增减功能即可，可以ISP方式重新下载，便于优化设计和缩短设计周期。
1.2.3 IP核
基于SOPC的设计在很大程度上依赖于集成电路IP，IP(Intellectual property)是知识产权的简称。集成电路IP是经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，并具有相对独立且可以重复利用的电路模块或子系统，如CPU、运算器、存储器等。
上一篇：毫米波波导功率合成器的设计与仿真