可程式片上系統

可程式片上系統是一種特殊的嵌入式系統：首先它是片上系統，即由單個晶片完成整個系統的主要邏輯功能；其次，它是可程式系統，具有靈活的設計方式，可裁減、可擴充、可升級，並具備軟硬體在系統可程式的功能。

可程式片上系統基本特徵

最少也包含一個嵌入式處理器核心；

可能包含部分可程式模擬電路；

豐富的IP Core資源可供選擇；

足夠的片上可程式邏輯資源；

處理器調試接口和FPGA編程接口；

具有小容量片內高速RAM資源；

單晶片、低功耗、微封裝。

可程式片上系統技術內容

可程式片上系統設計技術涵蓋了嵌入式系統設計技術的全部內容，除了以處理器和實時多任務作業系統（RTOS）為中心的軟體設計技術、以PCB和信號完整性分析為基礎的高速電路設計技術以外，可程式片上系統還涉及目前以引起普遍關注的軟硬體協同設計技術。由於可程式片上系統的主要邏輯設計是在可程式邏輯器件內部進行，而BGA封裝已被廣泛套用在微封裝領域中，傳統的調試設備，如：邏輯分析儀和數字示波器，已很難進行直接測試分析，因此，必將對以仿真技術為基礎的軟硬體協同設計技術提出更高的要求。同時，新的調試技術也已不斷湧現出來，如Xilinx公司的片內邏輯分析儀Chip Scope ILA就是一種價廉物美的片內實時調試工具。

可程式片上系統發展前景

可程式片上系統是PLD和ASIC技術融合的結果，目前0.13微米的ASIC產品製造價格仍然相當昂貴，相反，集成了硬核或軟核CPU、DSP、存儲器、外圍I/O及可程式邏輯的可程式片上系統晶片在套用的靈活性和價格上有極大的優勢。國內外可程式片上系統技術的研究、套用現狀、水平及其發展動態。在對可程式片上系統技術產生的背景、核心技術及其發展方向進行分析的基礎上，提出：只有實現了學科的相互交融，可程式片上系統技術才能實現真正的飛躍並獲得廣泛的套用。因此可程式片上系統被稱為“半導體產業的未來”。

可程式片上系統套用

可程式片上系統技術主要套用以下三個方向：

1）基於FPGA嵌入IP硬核的套用。這種可程式片上系統系統是指在FPGA中預先植入處理器。這使得FPGA靈活的硬體設計與處理器的強大軟體功能有機地結合在一起，高效地實現可程式片上系統系統。

2）基於FPGA嵌入IP軟核的套用。這種可程式片上系統系統是指在FPGA中植入軟核處理器，如：NIOS II核等。用戶可以根據設計的要求，利用相應的EDA工具，對NIOS II及其外圍設備進行構建，使該嵌入式系統在硬體結構、功能特點、資源占用等方面全面滿足用戶系統設計的要求。

3）基於HardCopy技術的套用。這種可程式片上系統系統是指將成功實現於FPGA器件上的可程式片上系統系統通過特定的技術直接向ASIC轉化。把大容量FPGA的靈活性和ASIC的市場優勢結合起來，實現對於有較大批量要求並對成本敏感的電子產品，避開了直接設計ASIC的困難。