近年来,随着“互联网+”时代的到来,以前必须依靠硬件实现的功能现在越来越多的由软件实现,而一些硬件加速方案为硬件的发展提供了前进的方向。信息技术的发展使得社会对信息的处理速度和处理灵活度提出了更高的要求,软硬件协同设计变得必不可少。基于SoPC的多功能应用系统为了解决这一问题应运而生,既包含了软件的灵活操作,也囊括了硬件的底层接口加速能力。本文介绍了SoPC的发展状况以及发展前景,介绍了芯片设计的流程,详细讨论了SoPC芯片设计过程中的重要关注点,包括芯片架构设计、芯片的重要模块逻辑设计、内部接口设计以及时序规范定义。在这样的理论基础上,设计并且流片一款SoPC芯片,并且基于该SoPC芯片设计了物理验证硬件系统,一方面对芯片的功能进行全面验证,另一方面基于该硬件系统开发了基于SoPC的多功能应用系统,完全实现了众多功能集一体的功能,在有限的资源上开拓了无限的可能性。本文提出的基于SoPC的多功能应用系统,包括两部分内容,第一为SoPC芯片的设计,SoPC芯片采用CPU+FPGA架构实现,其中CPU为国产龙芯CPU软核LS232,FPGA为国产千万门级FPGA,实现了完全国产化;互联采用AMBA AHB总线连接,芯片内部互联总线采用AMBA AXI总线,充分发挥了AMBA总线高效、简洁、快速以及易拓展的特点。基于该SoPC的多功能系统,其最大的亮点在于完全国产化、CPU可以对FPGA进行动态快速配置(配置一次时间少于0.5秒)、在有限的资源上可切换大量不同的功能,体现了无限拓展的可能性。基于SoPC的多功能应用系统的验证工作包括搭建testbench进行功能仿真、围绕SoPC芯片设计硬件系统进行物理验证以及硬件系统上的应用开发。在功能仿真阶段,充分利用相关通信协议进行verilog的仿真平台搭建,仿真从各个小模块开始到最终的系统仿真,确认所有仿真无误后再进行芯片的后端工序,最终基于SMIC 65nm工艺得到一颗完整的SoPC芯片。物理验证围绕SoPC芯片搭建了一套完整的应用系统,外围器件包括串口、SDRAM、SRAM、以太网模块、VGA模块、音频模块、NANDFlash以及电源模块等。本文所提出并且经过验证的基于SoPC多功能应用系统已经制作了一批硬件系统并且基于这些硬件系统开发了众多应用,完全实现了多功能集一体,多功能动态切换。此外还开发了PC端和手机端的相关软件,使得系统应用更加灵活。