第1章 sopc技术概述 sopc技术与应用

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1、第1节电子系统设计的发展趋势(1) 电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动:       微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。       计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA技术的发展。(2) 集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手 ¯       EDA技术发展的推动(3) 出现集成电路单元库,集成电路设计进入逻辑级,极大地推动IC产业的发展。      电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。PCB板上IC芯片之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB

2、板的尺寸等因素,会对系统的整体性能造成很大的限制。由IC互联构成的嵌入式系统设计(4)   IC互联构成的系统   (设计和工艺EDA技术 )       SOC——片上系统       SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC从系统的整体角度出发,以IP(Intellectualproperty)核为基础,以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段,借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况,因而可以实现更高的系统性能。SOC的出

3、现是电子系统设计领域内的一场革命,其影响将是深远和广泛的。       由SOC构成嵌入式系统设计:第1节基本概念IC:集成电路。ASIC:专用集成电路。通用集成电路:FPGA、CPLD等。SOC:属于专用集成电路。(1)SOC:        它是指将一个完整产品的各功能集成在一个芯片中,可以包括有CPU、存储器、硬件加速单元(AV处理器、DSP、浮点协处理器等)、通用I/O(GPIO)、UART接口和模数混合电路(放大器、比较器、A/D、D/A、射频电路、锁相环等),甚至延伸到传感器、微机电和微光

4、电单元。(如果把CPU看成是大脑,则SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。)       SOC系统的构建一个重要特性:       使用可重用的IP来构建系统。可以缩短产品的开发周期,降低开发的复杂度。可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等,如通信接口IP、输入输出接口IP;各家开发商开发的微处理器IP,如ARM公司的RISC架构的ARM核。SOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。SOC以嵌入式系统为核心,集软、硬件于一体,并追求最高的集成度,是电子系统设计追求

5、的必然趋势和最终目标,是现代电子系统设计的最佳方案。SOC是一种系统集成芯片,其系统功能可以完全由硬件完成,也可以由硬件和软件协同完成。目前的SOC主要指后者。       SOC存在的问题:       SoC初衷很好,但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于ASIC实现SoC系统,设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得系统的灵活性差,往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。但是SoC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用,可实现软硬件的无缝结合,综合性高。(2)片上可编程系统(So

6、PC—SystemonaProgrammableChip)       SoPC是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上,构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。由于它是可编程系统,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件可编程的功能。这种基于PLD可重构SoC的设计技术不仅保持了SoC以系统为中心、基于IP模块多层次、高度复用的特点,而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势。相对AS

7、IC定制技术来说,FPGA是一种通用器件,通过设计软件的综合、分析、裁减,可灵活地重构所需要的嵌入式系统。(3)IP(IntellectualProperty)       是知识产权的简称,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

8、用于SOC、SOPC或复杂的ASIC的设计当中。       软核       IP软核通常是用HDL文本形式提交给用户,它经过RTL级设计优化和功能验证,但其中不含有任何具体的物理信息。据此,用户可以综合出正确的门电路级设计网表,并可以进行后续的结构设计,具有很大的灵活性,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,根据各种不同半导体工艺,设计成具有不同性能的器件。软IP内核也称为虚拟组件(VC-VirtualComponent)。  

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