可編程邏輯器件（pld）在性能、密度和功能方面獲得巨大進步的同時，成本卻顯著下降。這一發展意味著當成本和性能都是關鍵的設計考慮因素時，設計者不再僅僅局限于使用assp、低成本asic和傳統的嵌入式處理器。方便使用的pld產品提供了能夠加快產品上市時間、延長產品使用壽命的可重編程、可定制邏輯解決方案。

altera低成本產品概述

altera目前在原來極有競爭力的幾款新產品的基礎上，又推出了各款產品的第二代產品，它們可分為cpld系列產品（max ii）和fpga系列產品（cyclone ii、stratix ii、stratix gx）。max ii cpld產品：成本最低、密度最高的cpld（高達2,210個le和272個i/o）；具有非易失性和瞬時接通能力；低功耗（待機時間低至2ma）。cyclone ii fpga產品：低成本fpga；性能最佳；密度最高；具有高性能dsp和低成本嵌入式處理能力。
nios ii嵌入式處理器概述：它是一款可編程于fpga的軟處理器；支持32位risc架構（3個cpu內核），可支持性能優化或尺寸（成本）優化，具有性能/成本的極佳平衡；可永久使用/免版權稅許可；提供系統生成（sopc　builder）；支持ide環境。 6
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altera產品的應用

消費類

（1）、可定制硬件設備
用戶在選用標準硬件時往往還希望有足夠的彈性去做定制化，以獲得市場優勢。例如一個影像解碼器，在新的市場環境中用戶希望它能增加新的功能，如硬盤、編碼器、還有連通性(如usb、ip、qam等)，使其變成一個媒體中心。

altera提供了具有標準架構并同時支持不同產品的解決方案。方案由一個assp加一個altera fpga組成通用平臺，其優點是可減化生產和庫存管理，減少系統的出錯。在定制化的過程中，軟件小組可以不用考慮硬件的變化，先行編寫開發軟件、驅動器程序；而硬件工程師希望增加一些新功能，因而添加了新的cpld和fpga，可實現特性的增強、故障的修復、共享型的pvr和豐富的視覺經驗；最后生成的時候用戶希望用asic的解決方案來降低價格，這時可增加新的系統或是子系統，如媒體的服務器或3d顯示器等。整個定制化過程都基于一個標準的通用平臺，所以對硬件不需要做任何的修改。

（2）、帶有cam（條件接收模塊）的機頂盒
條件接收模塊是有限電視廠商用來管理用戶訂購的服務，模塊由兩個部分組成，一個stb、一個是cam，stb和cam之間是通過usb2.0或是pcmcia接口來連接。

條件接收模塊組成架構：cyclone ii部分主要功能是條件接收硬件邏輯、存儲器控制、以及usb的pcmca接口。其中nios ii微處理器主要是處理控制功能；與cyclone ii連接的是一顆max ii epm240 cpld，它主要是做一些邏輯和安全的防護以及fpga的配置，同時它也監視服務器端的視頻信號匯流。

工業和汽車

（1）、軍事或工業用高分辨率、小體積夜視視頻相機
該設備原來由5個內部連接的pcb和17個ic組成，有5塊pcb板，整合后改用一塊集成nios ii處理器的cyclone ii板即實現了原先的功能，整機體積減少了50%，價格降了20%，耗電量只有原來的1/5。如圖1所示。

（2）、新一代汽車的視頻管理系統
它主要是由中間的視頻處理器來完成各種處理，中間的視頻處理器是一個中央處理器，它可處理從不同端來的視頻信號。其中后攝像機、后座顯示器等都屬于安全功能，dvd、tv則是乘客娛樂系統。該系統實現了汽車應用所需的低價位，尤其是其中的cyclone和cyclone ii 提供了高性能及低價位的完美結合。

測試和醫療

（1）、麻醉系統

麻醉氣體的監控、麻醉控制板或是一些接口等等都運用cyclone fpga實現。

整個麻醉系統的實現：它由主cpu/顯示器用戶接口、控制和代理傳送、氣體監控、電子混頻器及通風i/f組成。其中顯示器是一單板電腦，有cpu和北橋；控制和代理傳送、以及氣體監控、電子混頻器及通風i/f，都是由配有fpga和具有pci定制化邏輯的模板搭建的。其中fpga中有一個nios ii cpu，它對整個系統進行控制；而avalon則用于周邊的匯流整合，如等待狀態功能或是匯流重組等。系統通過在一個通用平臺上進行不同的定制，來實現不同的應用，從而節省了成本。

（2）、手持式測試儀器

該儀器設計架構是一個通用的架構，主要組成是一個sopc（可編程芯片系統），里面包括軟cpu、定制化邏輯及標準接口，這樣的設計可符合市場上大部分的手持式測試儀器，且不會過時。

plexus個案研究

plexus公司產品要求

plexus是一家主要進行產品開發和制造服務的公司。其所生產的工業數據捕獲單元是在苛刻環境條件下（下雨、下雪或沙塵暴）使用的單元，用來記錄以各種速率移動的移動目標的關鍵測量數據。參數存儲在數據捕獲單元中，并傳送至pc和服務器，供用戶監控。

其產品要求：通過rs232實現與17個數據捕獲模塊的接口。捕獲模塊位于子卡上，系統需要能處理數據緩沖、實現數據同時傳送，外部需有rs232端口、rs485端口及以太網端口，必須探測目標的出現和速度、外部和內部溫度監控及風扇和加熱器控制。

產品方案

a、原始方案
采用一個微處理器和多個分立的低端微控制器，連接在多點串行鏈路上。微處理器用來控制和監控整個系統，包括控制所有子卡；而下面子卡的部分由低端微控制器來控制整個模塊傳輸資料到微處理器；微處理器與子卡之間通過rs485進行連接。這樣設計的缺點是多個微處理器需要開發軟件和編碼跟蹤，而且需要更多的硬件，因而不容易進行測試和生產。這樣的設計在處理同步資料緩沖和傳送時很困難，如圖1所示。

使用cyclone nios ii處理器，所有設計都整合到fpga中，之前的子卡不需任何微控制器。另外因為每個子卡都有獨立的溝通管道，因而fpga跟任何子卡都可獨立溝通，在同時溝通時也沒有任何困難。同時其他的控制和監控功能也都被包括在內，如圖2所示。

nios ii具有以下性能優勢，因而獲得了采用。
a、nios ii系統的sopc builder具備了該系統所需的絕大多數外設。
b、使用nios ii處理器可縮短現有的外設開發時間，即降低了nre成本，實現產品更快面市。

c、在sopc builder設計定義的總線體系結構中，對接口和外設所需的任何“膠合邏輯”，avalon都能完成處理。sopc builder定制外設非常容易，只要選擇合適的hdl檔案，定義avalon的信號界面和時序便可完成（通過一個.ptf的文本文件來定義，方便修改）。

sopc builder還可生成hdl源代碼，使設計人員能夠增強或修改外設；sopc builder可提供軟件驅動；能自動生成system.h文件，簡化了硬件/軟件協同設計和重新設計，就算硬件在sopc builder改變位置，軟件

也不需重新定義硬件位置；可實現硬件/軟件協同仿真。

d、nios ii可提供開發平臺。

e、altera為nios ii提供了很有幫助的c樣本代碼。

f、整個設計是在一個cyclone ep1c12 fpga中實現的，它是一個整體系統的低成本方案，具有可伸縮性。

g、altera為nios ii提供良好的支持與培訓。

h、最后nios ii處理器方案還具有良好的靈活性和可配置性，它可實現迅速、方便的改動，具備短時間內修改外設和系統配置的能力。 小結

設計在sopc中的nios ii處理器提供了低成本、靈活可配置的解決方案，此方案不僅節省了開發時間，還可根據設計添加和修改的要求，迅速進行改動。另外通過在一個cyclone fpga中使用nios ii處理器，降低了整體元件成本和元件數量。