SOPC设计中自定义IP的开发

1SOPC技术与IP核
SOPC的主要思想是提供一个IP库，用户从IP库中选择IP核来组装系统，因此IP核是SOPC设计的关键技术之一。虽然IP核一词在众多场合被使用，但它并没有一个统一的定义。从概念上可以这样理解它：IP核是指将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，如FIR滤波器、SDRAM控制器、UART控制器等设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动，缩短系统开发时间。IP 核设计一般可以有3个来源：EDA厂商提供，用户自己定义，第三方提供。
IP核可以分为3类：
(1) 软核(soft-core)。软核用硬件描述语言写成，可以是对设计的算法级描述，或功能级描述，也可以是仅仅用于功能仿真的行为模拟。
(2) 固核(firm-core)。固核在软核基础上开发，是一种可综合的、并带时序信息及布局布线规划的设计，用硬件描述语言写成。
(3) 硬核(hard-core)。指和特定工艺相联系的物理版图,设计的正确性已经投片验证, 可在新设计中作为特定的功能模块直接调用。
一般来说，EDA厂商及第三方提供的IP核都是功能上比较通用的，但在进行SOC设计时，用户经常有特殊需求，这时必须自定义逻辑来实现所要的功能。所以在进行SOC设计时，如何灵活地加入用户自定义逻辑就显得尤为重要。
2 基于EDK的SOPC开发技术
进行SOPC系统开发，首先是要选择的是FPGA平台、处理器方案以及开发软件，目前常采用的是由世界上两大主要的FPGA器件生产厂商所提供的平台、SOPC方案及相关开发套件：一是Altera公司的FPGA产品，采用Nios处理器软核或硬核ARM，开发工具由QuartusⅡ和SOPC Builder组成；二是采用Xilinx公司的FPGA，基于Microblaze软核或Powerpc405硬核，开发工具由ISE和EDK组成。下面就以Xilinx公司的软件EDK为例介绍SOPC系统的开发过程。EDK有一个友好的图形用户界面，通过这个界面，用户可以从Xilinx提供的IP库中选取一些组件，如处理器、SDRAM、Flash、各种I/O等，并可通过选择配置相应的参数。EDK有个尤为重要的功能：在进行SOPC设计时，如果用户有特殊功能要求，但IP库中没有，则用户可以加入自定义的逻辑来实现，具体的流程如图1所示。