张 燕，任安虎

（1.陕西工业职业技术学院 电气工程学院，陕西 咸阳 712000；2.西安工业大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710032）

随着IC设计与工艺水平的提高，可编程逻辑器件FPGA因其功能强大，设计灵活，开发周期短等特点，得到了越来越广泛的应用。片上可编程系统（System On Programmable Chip，SOPC）的设计方法更是越来越受到重视。SOPC将微处理器、存储器、定时器、通用I/O接口等系统设计必需的功能模块以及用户设计的特定功能的模块集成到一片可编程逻辑器件上，构成一个软、硬件可编程的片上系统。采用NiosⅡ软核处理器，使设计具有更大的灵活性。NiosⅡ系列32位RISC嵌入式处理器具有超过200DMIP的性能，在低成本FPGA中实现成本只有35美分，可以在多种系统设置组合中进行选择，满足成本和功能要求[1]。这种设计方式使整个系统的裁减、扩充、升级变的容易，可缩短系统的开发周期，节省开发成本，延长产品的生命周期。

1 系统总体框图

系统一方面采集按键的键值显示在数码管上，并将键值数据通过串口送给PC；另一方面通过串口接收由PC发来的数据，将收到的数据显示在数码管上，由收到的数据控制相应的发光二极管亮。系统方框图如图1所示。

图1 系统原理框图Fig.1 System block diagram

整个系统由Altera支持SOPC的CycloneII高性能、低成本、低功耗的FPGA和一些外围电路组成。采用了Nios II嵌入式处理器，在FPGA芯片上实现核心控制处理功能。外围电路主要有串行通信接口，LED数码管、发光二极管，键盘，Flash、SRAM存储器等组成。

2 硬件设计

利用SOPC技术结合VHDL硬件描述语言，在FPGA芯片内部设计硬件控制部分；……