龚 敬，孟令军，严 帅，尹维汉

（中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051）

0 引言

片上可编程系统（System on Programmable Chip，SoPC）是Altera公司提出的一种灵活、高效的SoC解决方案，将处理器、缓存、存储器、I/O口、高速总线等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA器件上，构成一个可编程的片上系统[1]。采用SoPC技术可以大大提高系统运行速度，缩小尺寸，降低总体系统成本，克服多芯片集成系统设计所产生的一些困难，通过提高芯片集成的系统功能以获得更高的系统性能，减少电路板面积，降低制造成本。本文采用的方法充分利用了SoPC的特性和优势，合理地选择所需处理器和外设接口控制模块，既保证了处理速度，又最大程度地降低了系统成本。

1 工作原理

本文采用基于大规模FPGA的嵌入式系统设计，硬件上主要由控制计算机、USB接口单元、FPGA和外围接口电路等部分组成。软件上，Nios II主控制软件采用C语言设计，部分外围逻辑模块使用VHDL程序设计，该设计的模块功能划分清楚明确，并且各个功能模块之间的耦合性极小，因此模块可以实现切割测试，整个系统整合后可以达到较高的可靠性，缩短了开发周期。系统的结构框图如图1所示。

系统主控器件为一个基于FPGA的32位嵌入式CPU系统，由Altera公司的EP2C35和SRAM等芯片构成，各功能模块在它的控制下协同工作。其中嵌入式CPU是一个Nios II内核，它与外设控制接口、核外逻辑单元构成一个完整的SoPC系统，处理器根据需要添加各种嵌入式外设，可以较为容易地在硬件方面实现对系统外设的管理，控制计算机与脉冲发生器之间的数据通信则由一个USB接口单元实现。……