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视频监控、航空航天、医疗器械、汽车电子等领域往往需要控制模块承担系统管理、系统监控、实时数据处理等功能。随着嵌入式系统应用的高速发展,对控制模块有高性能、多功能、小型化、灵活性、实时性、低功耗等需求。常用的处理器结合外设的控制模块架构集成化低、硬件结构大、不够灵活、软硬件交互开销大。SOPC (System-on-a-Programmable-Chip,即可编程片上系统)是近年来发展起来的系统级可编程芯片技术,具有高集成、灵活性、软硬件协作等优点。针对新型控制模块应用需求,本文在高性能嵌入式平台的开发中,研究基于SOPC的控制模块及其IP核的设计技术,能够灵活高效地实现复杂嵌入式系统控制模块的应用需求。本文主要工作如下：(1)针对高性能嵌入式开发平台的功能及需求,提出了一种基于SOPC芯片的系统设计方案；(2)针对软硬件交互的需求,分析了SOPC平台的特点,研究了基于SOPC的处理器和FPGA互连的方案,提出了一种基于双互联结构的FPGA总体框架；(3)针对流数据处理的具体需求,设计了一种基于AXI-Stream协议的IP核互联方式,并基于该互联方式提出了一种具有高吞吐、多级缓存、同时读写、流水线工作特点的DDR缓存模块方案；(4)针对板卡互连的需求,研究了板卡互连的方式,采用软硬件紧密结合的设计方法,实现了基于RapidIO的用户自定义协议的板间数据传输功能；(5)设计并实现了三路CAN/RS-422通道的部分动态可重配置功能以及主控板CPU接口模块IP核。通过实际平台的实验与测试,结果表明基于双互联结构的控制模块能够很好的实现高性能嵌入式开发平台的系统控制、数据传输、数据缓存、动态可重配置等功能。DDR缓存模块实现同时读写、流水线工作模式等功能；三路CAN/RS-422通道具备部分动态可重配置能力；基于RapidIO协议和DMA通道的板间数据传输速率约为327MB/s,达到理论带宽63.2%。