正是因为FPGA的灵活性，我们也可以在上面构建CPU，总线，各种外设等。几个开源组织上的8032/8051核，如MC8051、OpenCores组织的OC8051、DesignWare提供的DW8051等，这些8051IP核都优化了结构，比传统的Intel MCS51有更好的性能，在不同工艺的FPGA上面可以跑在不同的时钟频率，具体可以看IP核的文档中有综合时序报告。当然，也有一些与主流的微控制器兼容的CPU核，比如OpenMSP430，与AVR兼容的8位机等。

    当然也有一些性能比较强的32位处理器如OpenRISC1200、Nios II、MP32等等。这几个处理器在性能表现与FPGA的工艺有很大的关系，有些ASIC中甚至会使用这类IP核流片。一般说来，性能介于ARM7和ARM9之间。因为Altera有一个较为完善的系统级总线互联结构设计工具Qsys，所以很方便构建Nios II的基本系统。

    下面是一个我构建的一个Nios II的系统：

    上图中有Altera提供的Nios II CPU核，定时器Timer，SDRAM控制器，EPCS Flash控制器、PIO等等。通过Qsys，我们可以自定义所需的外设，只要按照Altera的Avalon总线标准定义端口，通过设置即可与Avalon总线互联，具体可以参照Altera的相关文档。其中的SD卡控制器和TFT LCD（8080接口）控制器就是我自己定义的。然后给外设分配地址和中断向量号，生成后即可综合。通过Nios II SBT进行基于Nios II处理器的软件开发，调试。

    下面是基于MC8051构建的系统：（原理图符号形式）

    由于其指令几乎与传统8051完全兼容，所以只要硬件一致的配置即可直接在Keil中开发。如果对其中部分有所精简，可以按照具体的结构自己定义一个头文件进行使用。DW8051对于经典8051系列MCU的外部RAM接口是使用wishbone总线描述的，所以可以方便的进行外设的扩展。

    下面是OpenMSP430的基本系统（RTL代码）：

软件部分可以使用mspgcc等开发。

    总之，基于软核的系统可以在FPGA平台上灵活的使用，但是，前面说过，目前来说还不会有大量的应用。不过，这不等于说学习它没有用，如果想要应用好他们，只要需要很好的硬件（数字电路、微处理器）和软件开发（汇编语言、C语言）基础。通过它们可以更深入理解MCU甚至SoC系统的底层硬件逻辑，对嵌入式系统的开发大有帮助。