SOPC中自定义外设和自定义指令性能分析

SOPC中自定义外设和自定义指令性能分析

SOPC中自定义外设和自定义指令性能分析

NiosII是一个建立在FPGA上的嵌入式软核处理器，灵活性很强。作为体现NiosII灵活性
精髓的两个最主要方面，自定义外设和自定义指令的性能开始受到越来越多开发者的关
注。本文在对NiosII自定义外设和自定义指令进行深入研究后，采用实验的方法，通过
实例CRC32对比了在实现相同功能的情况下，自定义外设和自定义指令的性能差异，并从
自定义外设和自定义指令的实现机理上给予说明。分析结果表明：
在SOPC系统中，如果系统的实时性要求非常高，那么采取自定义外设来实现系统中关键
处理模块无疑是最佳选择。
关键词 自定义外设 自定义指令 CRC校验 性能分析 SOPC
引言
　　NiosII是一个嵌入式软核处理器，除了可以根据需要任意添加已经提供的各种外设
以外，用户还可以通过定制自定义外设和自定义指令的方式来满足各种应用需求。定制
用户外设和用户指令是使用NiosII嵌入式软核处理器的重要特征。定制的用户外设能够
以“硬件加速器”的形式实现各种各样用户要求的功能；同时定制的用户指令，可以把一
个复杂的标准指令序列简化为一条用硬件实现的单个指令，以增强对实时软件算法的处
理能力。近来，随着国内SOPC开发的逐步深入，这两者的性能开始成为一个关注的焦点
。本文通过CRC32对SOPC系统中的自定义外设和自定义指令的实现以及对性能差异所作的
详细分析，给广大SOPC开发人员提供参考。
1  CRC自定义外设的实现
1.1  SOPC系统中自定义外设的组成和结构
　　自定义外设作为NiosII软核处理器超强灵活性的体现，其开发遵循一定的规律。一
个用户自定义外设必须进行硬件设计，也就是说，必须用硬件描述语言来描述出硬件的
逻辑组成。一般来说，一个自定义外设主要由下列部分组成：
　　①  描述自定义外设逻辑的硬件描述文件部分（主要是HDL程