一种基于FPGA的SOC设计方案

　　在图4中显示的是FS2工具的用户界面，设计中用到的八条指令，分别是：1>、2>、3>……8>,其中指令1>、2>用来配置片外Flash芯片;指令3>用来选择将要擦写的存储空间，由图中可知，本设计中要进行的读写操作 的存储空间是Ox00000000-0x003FFFFF;指令4>用来对Flash指定的存储空间进行擦除操作;指令5>用来把已经准备好的二进制文件写到上述存储空间中，设计中使用的二进制文件名是QUICK.HEX;指令6>是用来显示指定存储空间中的内容，从图中可看出，写到存储空间Ox00000000-0x0000003F的内容是18、FO、9F……、12、E3;指令7>执行对上述存储空间写入的数据的擦除操作;指令8>显示上述存储单元擦除后的内容。

　　图4 片外Flash的擦写演示过程

　　通过对上述过程的分析可知，所搭建的SOC系统可准确实现片外Flash的擦写操作，进而说明了该系统的准确性。

　　3.2 搭建的系统对外设接口的读写操作

　　本测试在遵循ARM7先进外围总线APB的读写时序的前提下，定制用户逻辑外设PIO,通过该系统对PIO接口进行读写操作来进一步验证设计的准确，验证中的用到的APB总线的读写时序如图5。

　　图5 APB总线的读写时序

　　下面将主要遵循系统中先进的外围总线APB的读写时序，首先采用硬件描述语言和C代码，定制八位的用户逻辑外设PIO,然后将PIO的输入端口接到开关Switch0一Switch7,输出端口接到八个发光二极管Led0一Led7,通过软硬件调试，使八位开关的输入电平显示到八个发光二极管上，以此来进一步验证设计中搭建的SOC系统的准确，针对上述过程及要求，为了更直观地展示验证结果，制作了简单的实验板，当开关键在高电平时，发光二极管变亮，否则，发光二极管不亮。其中定制用户逻辑外设的主要步骤如下：

　　1)规划元件的硬件功能;

　　2)使用硬件描述来描述硬件逻辑;

　　3)单独验证元件的硬件功能;

　　4)描述寄存器的C头文件来为软件定义硬件寄存器映像;

　　5)将元件集成到ARM7系统中，使用ARM7来测试寄存器的访问是否正确，并为该元件编写软件驱动;

　　6)执行系统级的验证等。

　　图6是在Aetel公司的调试软件Sofleonsole和实验板上的实际调试结果。

　　图6 调试结果

　　由图6显示的调试结果可知，八位开关Switeh0-Switeh7的输入分别是11001011和11100101,这个和八个发光二极管Led0-Led7的输出结果一致，由此进一步验证了设计的准确性。

　　4 结束语

　　本文通过对基于ARM7的SOC系统的设计，介绍了一种Flash结构的FPGA器件及其片上系统的设计方法，进而给出了两种验证该片上系统准确性的方法，通过实际验证，该系统不仅能准确进行片外存储器的擦写，而且可以准确进行外设接口的读写的操作，由此验证了设计的准确性。文中所搭建SOC系统，可以与符合ARM公司的AHB2.0协议的北斗基带芯片无缝连接，在北斗接收机的设计、测试中有重要的参考价值。