SOPC（System On Programmable Chip，可編程的片上系統(tǒng)）是 Altera 公司提出來(lái)的一種靈活、高效的 SOC 解決方案。它將處理器、存儲(chǔ)器、I/O 口、LVDS、CDR 等系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的功能模塊集成到一個(gè)可編程器件上，構(gòu)成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。

　　現(xiàn)今，可將 SOPC 視為是基于 FPGA 解決方案的 SOC。與 ASIC 的 SOC 解決方案相比， SOPC 系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)技術(shù)具有更多的特色，也有多種途徑可構(gòu)成 SOPC 方案。

　　基于 FPGA 嵌入 IP 硬核的 SOPC 系統(tǒng)是指在 FPGA 中預(yù)先植入處理器。目前最常用的嵌入式處理器大多是采用含有 ARM32 位知識(shí)產(chǎn)權(quán)處理器核的器件。為了達(dá)到通用性，必須為常規(guī)的嵌入式處理器集成諸多通用和專(zhuān)用的接口，但這樣無(wú)疑會(huì)增加芯片的成本和功耗。 如果將 ARM 或其他處理器核以硬核方式植入 FPGA 中，利用 FPGA 的可編程邏輯資源，按照系統(tǒng)功能需求來(lái)添加接口功能模塊，既能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)功能，又能降低系統(tǒng)的成本和功耗。 這樣就使得 FPGA 靈活的硬件設(shè)計(jì)與處理器的強(qiáng)大軟件功能有機(jī)地結(jié)合在一起，高效地實(shí)現(xiàn) SOPC 系統(tǒng)。

　　將 IP 硬核直接植入 FPGA 的解決方案存在以下不足：

　?。?）由于此類(lèi)硬核多來(lái)自第三方公司，F(xiàn)PGA 廠商通常無(wú)法直接控制其知識(shí)產(chǎn)權(quán)費(fèi)用，從而導(dǎo)致 FPGA 器件價(jià)格相對(duì)偏高。

　?。?）由于硬核是預(yù)先植入的，設(shè)計(jì)者無(wú)法根據(jù)實(shí)際需要改變處理器的結(jié)構(gòu)，如總線規(guī)模、 接口方式、指令形式，更不可能將 FPGA 邏輯資源構(gòu)成的硬件模塊以指令的形式嵌入硬件加速模塊（如 DSP）。

　　3）無(wú)法根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要在同一 FPGA 中集成多個(gè)處理器。

　?。?）無(wú)法根據(jù)需要裁剪處理器硬件資源以降低 FPGA 成本。

　　（5）只能在特定的 FGPA 中使用硬核嵌入式處理器。

　　如果利用軟核處理器，就能有效地彌補(bǔ)上述不足。目前最有代表性的軟核處理器分別是 Altera 公司的 Nios II 核，以及 Xilinx 公司的 MicroBlaze 核。特別是 Nios II 核，能很好的解決上述五方面問(wèn)題。

　　Altera 的 Nios II 核是用戶可隨意配置和構(gòu)建的 32 位嵌入式處理器 IP 核，釆用 Avalon 總線結(jié)構(gòu)通信接口；包含由 First Silicon Solution（FS2）開(kāi)發(fā)的基于 JTAG 的片內(nèi)設(shè)備（OCI） 內(nèi)核（這為開(kāi)發(fā)者提供了強(qiáng)大的調(diào)試功能）。在把 Nios II 植入 FPGA 前，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，利用 Quartus II 和 Qsys，對(duì) Nios II 及其外圍設(shè)備進(jìn)行構(gòu)建，使該嵌入式系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、資源占用等方面全面滿足用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。Nios II 核在同一 FPGA 中的植入數(shù)量沒(méi)有限制，只要 FPGA 資源足夠即可。

　　另外，在開(kāi)發(fā)工具的完備性方面，Nios II 具有很大的優(yōu)勢(shì)。Altera 不僅提供了強(qiáng)大的 HAL 系統(tǒng)庫(kù)支持，還提供了嵌入式操作系統(tǒng)和 TCP/IP 協(xié)議棧的支持。就成本而言，由于 Nios II 是由 Altera 公司直接提供而非第三方廠商產(chǎn)品，故用戶通常無(wú)須支付知識(shí)產(chǎn)權(quán)費(fèi)用，Nios II 的使用費(fèi)用僅僅是其占用的 FPGA 邏輯資源的費(fèi)用。因此，用戶選用的 FPGA 越便宜，則 Nios II 的使用費(fèi)就越低。特別值得一提的是，通過(guò) Matlab 和 DSP Builder，用戶可以為 Nios II 處理器設(shè)計(jì)各類(lèi)硬件數(shù)字處理器，并以指令的形式加入 Nios II 的指令集。例如，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體要求，隨心所欲地構(gòu)建自己的 DSP 處理器系統(tǒng)，而不必拘泥于其他 DSP 公司已上市的有限款式的 DSP 處理器。