SOPC Builder不仅仅用于NIOS

2dmin

很久以来就一直想把SOPC Builder用于通用的系统开发，由于知识、时间、精力的原因一直没能成功。
    上研究生时曾经设计过一个指令集可配置的8051内核，如果搭配上SOPC Builder，再利用上ALtera提供的众多SOPC外设，就会成为一个非常灵活的SOPC系统。后来虽经几次努力，把这个内核作为主设备成功地添加到了SOPC Buider之中，但是我对于SOPC Builder的众多功能还是一知半解。
    最近一个项目的结构非常适合采用总线结构搭建，经过比较权衡，可以有两种解决方案：一是采用自定义总线，用语言搭建专有总线；二是按照标准的总线结构开发接口，并最终采用标准总线连接各个设备。前一种方式比较简单，实现起来容易，但是可扩展性差，不利于进一步开发；后一种方式需要学习现成的总线结构和开发方法，初期费些力，以后修改和扩展起来会非常方便。如果采用第二种方式的话，我会选择Avalon总线和SOPC Builder开发工具。
     我的计划是先采用第一种方式开发，同时利用业余时间系统地学习Avalon总线和SOPC Builder的使用方法。在当前这一期开发完成后，再逐步把设备的接口向Avalon总线形式修改，争取在项目的下一期采用上Avalon总线。

    其实，“Avalon总线”这个说法不是很准确，英文原文是Avalon system interconnect fabric。在SOPC Builder中看来，Avalon是一个总线，主从设备都连接到总线上，从设备拥有独立的地址；但是由于Avalon提供一对主从设备的独享连接，不受其他设备访问总线的影响，Avalon本质上是一个交换结构（Switcher）。
    从SOPC系统开发者的角度看来，SOPC Builder生成的互连结构可以被看作是总线，但是这个总线提供了性能高于传统总线的交换结构。从这一点看来，“Avalon总线”优于传统总线。但由于交换结构的特殊性，不采用SOPC Builder这样的自动生成工具，手工搭建交换结构有一定的工作量。
    所以，如果把Avalon看作是一系列的主从设备接口标准，把SOPC Builder看作是生成连接Avalon主从设备专用连接的互连结构生成工具，会更符合SOPC Builder设计者的本意。
    Avalon接口可以支持总线和交换结构，SOPC Builder可以把符合Avalon接口标准的主从设备按照系统开发者的配置，采用总线结合交换的结构，以最优的方式连接起来。

    在Altera的Quartus II Version 7.1 Handbook Volume 4: SOPC Builder中有这样一段话：
    Many designers already know SOPC Builder as the tool for creating systems based on the Nios II processor. However, SOPC Builder is more than a Nios II system builder; it is a general-purpose tool for creating arbitrary SOPC designs that may or may not contain a processor.
    这段话澄清了对于SOPC Builder的误解：SOPC Builder可用于通用系统的开发，而不仅仅局限于基于Nios II处理器系统的开发；在SOPC系统中，甚至可以不包含任何处理器。
    通过下面一系列的短文，我希望能给大家提供和解释上面这样一个系统开发和构建的新思路。