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随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,PLD、EDA、SOPC、IP核、嵌入式系统等新概念新技术层出不穷,新技术的应用迅速渗透到电子、通信、仪器仪表、航空航天等领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。嵌入式系统的设计正在向片上系统(SOC)的方向发展,基于FPGA和Nios II嵌入式软核的可编程片上系统(SOPC)以其设计灵活、可裁剪、软硬件可编程等特点和优势,近来为广大设计者所关注。但是目前国内相关方面的研究和应用还未普及,所以对基于Nios II的可编程片上系统的研究就有着重要的意义。SOPC是基于可编程逻辑器件的可重构片上系统,它作为SOC和PLD/FPGA相结合的一项综合技术,结合了两者的优点。SOPC集成了硬核或软核CPU、DSP、锁相环、存储器、I/O接口及可编程逻辑,可以灵活高效地解决SOC方案,而且设计周期短,设计成本低,因此非常适合两者的应用领域。对于目前竞争激烈的市场来说,提供了先进的技术和广泛的产品应用领域。论文以Altera公司的Cyclone II系列EP2C35为核心芯片,力求设计通用的精简试验平台,并以此平台为基础深入研究SOPC系统的硬件系统设计和软件开发方法,详细测试和验证系统存储模块和常用外围模块,深入理解NiosII软核机制,归纳总结基于NiosII的SOPC设计方法和经验,并设计实现基于Nios II的全彩LED景观灯控制系统,为今后在电子通信领域、工业控制等方面应用SOPC的工作打下坚实的基础。本论文主要内容包括:1.基于FPGA的SOPC系统的硬件电路设计,包括FPGA主芯片电路设计、JTAG与AS下载与调试接口、存储器接口电路、其它外围电路、电源时钟和复位电路设计等;2. SOPC系统硬件和软件的开发方法、存储器及常用外围设备的编程控制及测试;3. Nios II软核机制、Nios II IDE中应用程序的开发以及μC/OS-II嵌入式实时操作系统的移植;4.基于Nios II的全彩LED景观灯控制系统设计。