（论文 字数： 22313页数：55）摘要：随着FPGA和SOPC(System On Programmable Chip)技术的迅速发展，基于FPGA的嵌入式系统得到了广泛的研究和应用。OpenRISC 1200是目前最具有代表性的软核嵌入式系统处理器之一。它是由OpenCores组织负责开发和维护的，免费、开放源代码的RISC结构处理器。
本文针对OpenRISC 1200进行尝试性研究，借助SOPC平台来验证IP软核的性能。通过对OpenRISC 1200的源代码进行编译，仿真，综合，然后下载到SOPC开发实验平台中对其进行验证、测试。在对OpenRISC 1200性能进行验证的过程中，综合使用了多种开发工具：WinCVS、Active-HDL、Synplify Pro 8.1、Quartus II 。此外还涉及到Linux操作系统，并在Linux系统下进行了OpenRISC 1200工具链的编译安装。另外，本文就OpenRISC 1200和当前比较有影响的其他两款嵌入式CPU软核Nios II和Leon 2在特点、结构、面积方面进行了对比。
最后，本文对整个设计研究进行了总结，并对OpenRISC 1200在我国今后的应用和发展提出了自己的想法和见解。

关键词: OpenRISC 1200,SOPC技术,FPGA,IP核

The Research of Application：OpenRISC 1200 on SOPC

Abstract: With the rapid development of FPGA and SOPC (System On Programmable Chip) technology, embedded system based on FPGA is researched and used widely. OpenRISC 1200 is one of the most famous embedded system soft-core processors currently. OpenRISC 1200 is free, open-source RISC structure processor core that developed by the OpenCores organization.
The paper researches OpenRISC 1200 tentatively, and verifies the performances of soft IP core on SOPC platform. The code of OpenRISC 1200 is compiled, simulated, synthezied, and programmed to SOPC Platfrom to test and verify. In the processing, such tools are applied: Active HDL, Synplify Pro 8.1, Quartus II, as well as the Linux operating system is involved, also the set of the OpenRISC 1200 compiler tools is verified. Furthermore, the paper compares OR1200 to some other soft-core such as Nios II and Leon 2 on the performance, structure and speed and occupied rate.
Finally, this article summarizes the whole work of the task，and puts forward the ideas and insights for the developments and applications on OpenRISC 1200 in the future.

Keywords: OpenRISC 1200；SOPC technology；FPGA；IP Core.

目 录
1 引言 1
2 SOPC技术 2
2.1 概述 2
2.2 SOPC技术特点 2
2.3 SOPC技术发展方向 3
3 RISC处理器体系结构 5
3.1 概述 5
3.2 RISC处理器的特性 5
4 OR1200架构 7
4.1 OpenRISC 1000概述 7
4.2 OR1200构架 8
4.2.1 CPU/DSP核心 9
4.2.2 数据和指令高速缓存 11
4.2.3 数据与指令MMU 13
4.2.4 可编程的中断控制器 15
4.2.5 Tick定时器 16
4.2.6 电源管理支持 16
4.2.7 调试单元 17
4.2.8 时钟与复位 17
4.2.9 Wishbone总线 18
5 OpenRISC 1200在SOPC上的验证 19
5.1 准备环境 19
5.1.1 硬件设备介绍 19
5.1.2 软件工具介绍 20
5.1.3 OR1200源码的下载 25
5.2 验证流程 27
5.2.1 OR1200的编译和综合 27
5.2.2 配置及分析OR1200 32
5.2.3 OR1200的仿真 38
5.2.4 GNU交叉编译环境组成和建立 39
5.2.5 OR1200在SOPC上的移植 43
5.3 OpenRISC 1200与其他IP核的比较 46
5.3.1 其他IP核的简单介绍 46
5.3.2 OR1200、LEON 2和Nios II之间的比较 48
6 结论和展望 50
6.1 OR 1200今后的应用和发展前景 50
6.2 对本次毕业设计的总结 50
致谢 52
参考文献 53

1 引言
随着VLSI设计技术和深亚微米制造技术的飞速发展，SOC (System -on-Chip)技术逐渐成为了集成电路设计的主流技术。SOC已经在便携式手持设备、无线网络终端和多媒体娱乐设备等领域得到了广泛的应用。
高性能的处理器核是SOC设计中最为关键和核心的部分。绝大多数SOC的处理器都采用了RISC体系结构。RISC处理器具有指令效率高、电路面积小和功率消耗低等特点，满足了SOC高性能、低成本和低功耗的设计要求。目前在SOC设计中广泛使用的32 bit RISC 处理器，如ARM公司的ARM处理器，IBM的Power PC处理器，MIPS公司的MIPS处理器，Motorola的MCore处理器，Tensilica公司的Xtensa处理器等均属于商业内核，使用者必须支付相对昂贵的授权费。