基于SOPC數據采集與控制系統的設計

摘要：基于SOPC技術(shù)設計了一個(gè)綜合應用系統；實(shí)現了鍵值數據采集、顯示，并將采集到的數據通過(guò)串口送給上位機；也可以接收上位機送來(lái)的數據，控制點(diǎn)亮相應的二極管且將接收到的數據顯示在數碼管上。系統硬件由FPGA及外圍電路組成，采用了性能優(yōu)良的Nios II軟核處理器；軟件在A(yíng)ltera公司的軟件集成開(kāi)發(fā)工具Nios II IDE下應用C語(yǔ)言編程。該系統工作可靠，在實(shí)際的應用設計中有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：數據采集；控制；軟核處理器；數據；工作可靠

隨著(zhù)IC設計與工藝水平的提高，可編程邏輯器件FPGA因其功能強大，設計靈活，開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應用。片上可編程系統(System On Programmable Chip，SOPC)的設計方法更是越來(lái)越受到重視。SOPC將微處理器、存儲器、定時(shí)器、通用I／O接口等系統設計必需的功能模塊以及用戶(hù)設計的特定功能的模塊集成到一片可編程邏輯器件上，構成一個(gè)軟、硬件可編程的片上系統。采用NiosⅡ軟核處理器，使設計具有更大的靈活性。NiosⅡ系列32位RISC嵌入式處理器具有超過(guò)200DMIP的性能，在低成本FPGA中實(shí)現成本只有35美分，可以在多種系統設置組合中進(jìn)行選擇，滿(mǎn)足成本和功能要求。這種設計方式使整個(gè)系統的裁減、擴充、升級變的容易，可縮短系統的開(kāi)發(fā)周期，節省開(kāi)發(fā)成本，延長(cháng)產(chǎn)品的生命周期。

1 系統總體框圖
系統一方面采集按鍵的鍵值顯示在數碼管上，并將鍵值數據通過(guò)串口送給PC；另一方面通過(guò)串口接收由PC發(fā)來(lái)的數據，將收到的數據顯示在數碼管上，由收到的數據控制相應的發(fā)光二極管亮。系統方框圖如圖1所示。

整個(gè)系統由Altera支持SOPC的CycloneII高性能、低成本、低功耗的FPGA和一些外圍電路組成。采用了Nios II嵌入式處理器，在FPGA芯片上實(shí)現核心控制處理功能。外圍電路主要有串行通信接口，LED數碼管、發(fā)光二極管，鍵盤(pán)，Flash、SRAM存儲器等組成。