SOC常见问题解答

1.SOC FPGA中的ARM是软核还是硬核？ARM核的外设是软核还是硬核？

SOC FPGA 中的ARM核是硬核。所以简称HPS，Hardware Processor System

2.ARM处理器核是包含于FPGA逻辑单元内部的吗？

如下图所示。刚开始接触SOC FPGA就可以认为，FPGA和ARM（HPS）处理器只是封装到同一个芯片中，JTAG接口、电源引脚和外设的接口引脚都是独立的。

3.ARM处理器和FPGA逻辑单元如何通信？

如下图所示，上面蓝色区域是ARM处理器部分，下面是FPGA逻辑单元部分。ARM和FPGA是通过他们之间的几个桥进行通信的。

4.FPGA和FPGA之间的带宽是如何计算的？

Cyclone V SOC  FPGA器件

H2F和F2H两个高速桥，每个桥128-bit位宽，128*2*200MHz=51200Mbps

1个FPGA到SDRAM桥，256bit位宽，256*200MHz=51200Mbps

不计算H2FLW桥的情况下，所有桥，单个方向的总带宽是>100Gbps

Arria V SOC  FPGA器件

H2F和F2H两个高速桥，每个桥128-bit位宽，128*2*250MHz=64000Mbps

1个FPGA到SDRAM桥，256bit位宽，256*250MHz=64000Mbps

不计算H2FLW桥的情况下，所有桥，单个方向的总带宽是>125Gbps

5.产品开发模式和传统FPGA、独立ARM处理器开发模式有什么不同？

开发SOC FPGA芯片需要使用Altera的Qsys软件。在Qsys中要将ARM和FPGA之间的各个桥总线信号引入到FPGA侧。需要在Qsys图形化界面中 使能ARM侧的各个外设，并选择相应的管教；设置DDR颗粒的配置参数。后续经过简单操作就可以直接产生ARM的bootloader源代码。该特性为 ARM开发人员提供了非常大的便利。

之后的驱动开发和操作系统的配置，用户应用程序的开发过程和传统嵌入式开发过程类似。

注：Qsys软件已经包含与QuartusII中，不需要单独安装。

6.推荐的ARM仿真器？

推荐使用USB Blaster。

7.推荐的ARM开发软件？

推荐使用Altera版本的DS-5开发软件。

8.Altera版本的DS5有什么特点？

支持使用USB Blaster ARM处理器

支持FPGA和ARM交叉触发联合调试

支持调试Linux内核和驱动模块

支持优化软件的profile特性，如下图所示

9.FPGA和ARM处理器加载模式，ARM支持几种加载源？

a. ARM先启动，由ARM加载FPGA运行loader代码进行加载。

b. FPGA逻辑先加载，ARM从FPGA运行loader代码进行加载。

c. ARM和FPGA独立加载。

ARM加载源可以选择：Nand Flash、SD卡flash、QSPI nor flash和FPGA。

10.ARM启动过程分为哪些阶段

典型的加载过程包括下图中boot rom、preloader、bootloader、OS、加载应用。

11.在DS5中如何新建工程

建议从DS5安装目录下直接导入示例工程，基于比较接近的工程进行修改。如果从头建立工程，并创建makefile、链接脚本和调试脚本的话，难度较大。

12.Altera SOC 支持网站

官方支持网站是：www.rocketboards.org ，在中文FPGA设计网站上也提供了一些在线培训课程www.FPGAdesign.cn  

13.开发SOC FPGA，Qsys是否必须的？

是必须的，在Qsys中可以将ARM和FPGA之间的各个桥的接口引入到FPGA设计中。并且，可以通过Qsys图形化的界面配置ARM外设管脚复用，DDR控制器配置参数等。

14.ARM和FPGA之间的各个桥都是什么总线接口的？

如下图所示，ARM和FPGA之间的桥都是AXI总线接口。

15.如何将FPGA侧Avalon接口的从设备接到ARM到FPGA桥上？

如下图所示，在Qsys系统中，可以直接将Avalon总线的从设备直接挂接到AXI桥总线上。AXI和Avalon接口转换是由Qsys自动完成。

16.在ARM侧如何访问挂接到H2F bridge和H2F LW bridge的设备？

在ARM侧需要使能H2F bridge和H2FLW bridge。之后，ARM通过桥访问FPGA侧的设备就像访问自己的内存一样的方便。

17.挂接到H2F bridge和H2F LW bridge上设备的地址空间是什么关系？

在ARM侧给H2Fbridge分配的地址空间是从0Xc0000000开始的960MB；给H2FLW bridge分配的地址空间是从0Xff200000开始的2MB地址空间。

18.ARM和FPGA两侧时钟独立，他们之间通信是如何保证不丢失数据的

ARM和FPGA直接有双口buffer。当buffer满时，写端将会被挂起。

19.ARM侧不用的GPIO引脚是否可以借给FPGA逻辑单元用作GPIO？ARM侧的设备是否可以使用ARM侧不用的GPIO引脚？

可以，需要在Qsys中设置。

20.编译Qsys和Quartus工程后，产生的交付文件（handoff文件夹下的）有什么作用？

根据Qsys中的配置直接产生头文件源码文件和C源码文件，如：ARM侧设备管脚复用的宏定义，DDR控制器配置参数等，后续操作中可以直接基于这些交付文件产生preloader和uboot代码，整个过程不需要手工修改代码。

21.如何编译preloader和uboot代码？

运行D：altera13.1embeddedEmbedded_Command_Shell.bat脚本软件，输入bsp-editor后弹出图形界面，选择交付文件目录，如下preloadersettings directory:所示目录。在CommandShell中切换到BSP target directory目录。执行make all命令编译preloader，执行make uboot命令编译uboot。

22.只跑baremetal代码，至少需要什么代码

如下图所示，只跑裸跑代码的话，典型应用是需要preloader和bare metal应用代码。Boot rom中的代码是固化到芯片中的。

23.只跑像UCOS这样小的实时操作系统，至少需要什么代码？

如下图所示，和裸跑类似，典型应用是需要preloader和ucos OS和应用代码。Boot rom中的代码是固化到芯片中的。

24.运行Linux操作系统，至少需要什么代码

如下图所示，只跑裸跑代码的话，典型应用是需要preloader、uboot、linuxOS和linux应用。Boot rom中的代码是固化到芯片中的。

25.如何获取Linux各个版本内核代码

下载linux版本树主干代码：gitclonegit://git.rocketboards.org/linux-socfpga.git

进入代码路径：cd u-boot-socfpga

查看本地分支：$ git branch

查看远程分支：$ git branch -r

获取Linux3.10代码：gitcheckout -t-b socfpga-3.10 origin/socfpga-3.10

获取Linux3.11代码：gitcheckout -t-b socfpga-3.11 origin/socfpga-3.11

获取Linux3.12代码：gitcheckout -t-b socfpga-3.12 origin/socfpga-3.12

获取Linux3.9代码：gitcheckout -t-b socfpga-3.9 origin/socfpga-3.9