一、SoC原理

（一）SoC产生原因

在传统的芯片架构中，处理器、DSP、FPGA 往往都各自独立，互不相干。当一个系统需要用到处理器、DSP、FPGA 中的多个元件时，则采再板级集成的方式，在一块电路板上设计复杂的电路，将他们通过PCB板走线连接到一起。此种方式设计的系统，不仅设计生产成本高，而且受限于PCB走线和I/O管脚性能的影响，无法实现高带宽的数据通信。设计师们都期待着有那么一种芯片，能够同时拥有处理器、FPGA、DSP的特点，各个架构的优势强强联合，提升电子系统设计的便利性。

（二）SoC概念

概念:SoC (System On Chip)为片上系统或素统级芯片，就是在单一芯片上集成很多存储单元、功能模块等，且都由一个中央控制单元通过总线来控制它们的工作。

（三）对比

（四）SoC FPGA架构优势

（五）SoC前景及其应用

Intel SoC FPGA器件集成了FPGA和ARM的特性，因此特别适用于工业自动化，运动控制，视频检测,图像处理等场合。基于FPGA的灵活扩展性，我们可根据市场需要完成定制化的开发需求，如多路串口和网口连接到ARM的总线上，由Linux系统统一调度管理。可以说，在FPGA资源充足的情况下，设计者可任意多的扩展系统的外设。

二、开发板

（一）原理图

（二）启动方式

Cyclone V SoC 开发板上设计有 1 个启动配置开关。这是一个 3 位的拨码开关，可以用
来配置系统的启动模式。这些启动模式则是通过改变不同的拨码位置来进行配置。启动模式
主要有从 SD 卡和从 eMMC 启动两种方式。

三、烧录镜像

（一）准备工作

由于编译制作镜像需要花费很长时间，所以我们跳过前面的步骤，直接使用现成的sdcard.img，烧录到SD卡中。

①利用读卡器将SD卡连接上电脑，打开硬盘分区
对SD卡删除所有卷；然后重新创建卷。
②对SD卡进行格式化。
③找到Win32DiskImager.exe文件，双击

在新弹出的窗口中找到sdcard.img文件，此时，烧录地址会自动匹配到SD卡。

点击write，OK。
④找到黄金工程并用Quartus软件打开，进行全编译。
⑤在该工程的输出文件夹内，找到sof_to_rbf.bat文件，双击，soc_system.rbf文件更新，修改日期会变成当前时间。

⑥在上一级目录找到generate_hps_qsys_header.sh文件

⑦打开Intel FPGA Embedded Command Shell，执行以下操作（注意找到自己文件的位置）

这里显示Nothing to be done for ‘dtb’.这是因为我们没有对黄金工程做任何的修改。
得到的是下面这个文件：

将soc_system.rbf和soc_system.dtb文件复制粘贴到SD卡分出来的最后一个区，替换原来的文件。

（二）登录Linux系统

1.连接开发板，打开MobaXterm,登录

2.按rst键，登录系统
用户名：root,密码：test,

(三）配置ip

1.设置电脑以太网IP地址

2.设置开发板ssh权限
找到/etc/ssh/sshd_config文件
使用vi命令打开，将第44行修改为如下情况
3.重启开发板设置ip

4.配置静态IP
设置静态ip：https://blog.csdn.net/qq_42585108/article/details/121782255

四、开发流程

（一）开发流程

SoC FPGA的开发流程通常:
1、基于Quartus ll、Platform Designer的硬件设计
2、基于SoC EDS和DS-5的软件设计
3、基于linux系统搭建
对于比较简单的SoC应用系统，一个人便可执行所有设计;对于比较复杂的系统，硬件和软件设计可以分开进行。

（二）硬件设计

（三）软件设计

1、EDS CMD生成hps_0头文件
2、使用DS-5搭建软件工程，加入hps_0头文件，添加库文件3、映射虚拟地址，计算接口，访问外设，编写c代码
4、调试使用ssh连接开发板，使用tftp传输文件到开发板5、使用gdb调试

（四）开发工具

SoC EDS是Intel部门专门开发的SoC EDS软件，这是厂家针对SoCFPGA芯片专门开发定制的一个工具，该工具类似一个Linux虚拟机，包含了很多通用或专用的工具，支持Linu文系统中常用的各种命令如cd、ls、chmod、cat.、make，也包含了一些专用的工具，如用于生成 dts文件的spocdts 工具、用于生成Altera 专属的preloader头文件用的mkpimage 工具，用以烧写uboot和preloader文件到sd卡中用的alt-boot-disk-util工具等等。使用SoC EDS，可以针对特定的硬件工程生成相应的uboot 源码并编译得到uboot镜像文件，也可以实现对Linux应用程序、内核和驱动的编译。即在不安装Linux操作系统的情况下，就能完成Linux软件开发和调试。

由Intel FPGA部门深度定制的DS-5软件可以用来编写、编译、调试SoC芯片不含操作系统的裸机程序，Linux内核和驱动模块，该软件包含以下特性:

• 基于易用的Eclipse 编辑器
• 支持GCC编译器编译和调试Linux应用程序支持调试Linux内核和驱动模块
• 支持使用USB Blaster调试ARM处理器支持FPGA和ARM交叉触发联合调试

（五）SoC linux系统搭建

1、SOC EDS编译uboot,生成uboot(启动内核)
2、ubuntu编译内核，生成zlmge(内核镜像的压缩文件)
3、ubuntu编译文件系统，生成根文件系统(rootfs)
4、制作sd卡镜像烧录(sdcard.img)

五、黄金工程

1.Window->Persective->Open Persective->Other

2.选择Remote System Explorer


右键点击New Connection…
选择SSH Only–》Next–》设置Host Name为开发板IP，Connection name随意，OK
右键点击新增的连接，输入开发板的用户名密码，连接成功
将下面的文件复制粘贴到opt文件夹下

右键opt 选择Launch Terminal，在控制台输入chmod 777 hello_world修改文件属性，使用语句./hello_world执行该文件。

Ctl+C停止