12．2 SoPC技术的应用
1．SoPC技术的应用方向
SoPC技术主要应用于以下三个方向。
（1）基于FPGA嵌入IP硬核的应用。这种SoPC系统就是在FPGA中预先植入处理器，这使得FPGA灵活的硬件设计功能与处理器的强大软件功能有机地结合在一起，高效地实现SoPC系统。
（2）基于FPGA嵌入IP软核的应用。这种SoPC系统就是在FPGA中植入软核处理器，如NiosII核等。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA工具，对NiosII及其外围设备进行构建，使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。
（3）基于HardCopy技术的应用。这种SoPC系统就是将成功实现于FPGA器件上的SoPC系统通过特定的技术直接向ASIC转化，把大容量FPGA的灵活性和ASIC的市场优势结合起来，实现有较大批量要求并对成本敏感的电子产品的设计，避开直接设计ASIC的困难。
2．IP
SoC和SoPC在设计上都是以集成电路IP核为基础的。集成电路IP是经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，并具有相对独立并可以重复利用的电路模块或子系统，如CPU、运算器等。集成电路IP模块具有知识含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，还具有可重用性，可以重复应用于SoC、SoPC或复杂的ASIC的设计当中。
1）IP软核
IP软核主要是基于IP模块功能的描述。它在抽象的较高层次上对IP的功能进行描述，并且已经过行为级设计优化和功能验证。它通常以HDL文本的形式提交给用户，文档中一般包括逻辑描述、网表，以及一些可以用于测试但不能物理实现的文件。使用IP软核，用户可以综合出正确的门电路级网表，进行后续结构设计，并借助EDA综合工具与其他外部逻辑电路结合成一体，设计出需要的器件。虽然IP软核的灵活性大，可移植性好，借助于EDA综合工具可以很容易地与其他外部逻辑电路合成一体，但同IP硬核相比，因为它不含有任何具体的物理信息，所以如果后续设计不当，很可能导致设计失败。另外，后续的布局布线工作也将花费大量的时间。
2）IP硬核
IP硬核主要是基于IP模块物理结构的描述。它提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，是可以拿来就用的全套技术。其优点为：完成了全部的前端和后端设计，已有固定的电路布局和具体工艺，可以确保性能，并缩短SoC的设计时间。但因为其电路布局和工艺是固定的，所以灵活性较差，难以移植到不同的加工工艺上。
3）IP固核
IP固核主要是基于IP模块结构的描述，可以理解为介于IP硬核和IP软核之间的IP核。IP固核一般以门电路级网表和对应具体工艺网表的混合形式提交用户使用，以便用户根据需要进行修改。
3．嵌入IP硬核的SoPC系统的缺点
嵌入IP硬核的SoPC系统有以下缺点：
（1）此类硬核多来自第三方公司，FPGA厂商需要支付知识产权费用，从而导致FPGA器件价格相对偏高；
（2）由于硬核是预先植入的，设计者无法根据实际需要改变处理器的结构，如总线宽度、接口方式等，更不能将FPGA逻辑资源构成的硬件模块以指令的形式形成内置嵌入式系统的硬件加速模块；
（3）无法根据实际需要在同一FPGA中使用多个处理器核；
（4）无法裁减处理器的硬件资源以降低FPGA成本；
（5）只能在特定的FPGA中使用硬核。
基于FPGA嵌入IP软核的SoPC系统可以解决嵌入IP硬核的SoPC系统的缺点。目前最具代表性的软核嵌入式系统处理器有：
（1）Altera公司NIOS和Nios II；
（2）Xilinx的MicroBlaze。
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