片上系统的技术发展与教学对策.pdf

电子高等教育学会2004年学术笨会论文集 片上系统的技术发展与教学对策 路而红靳济方李莉 (北京电子科技学院北京100070) 【摘要】：随着微电子技术的进步．集成电路的发展，越来越多的电路和系统设计人员参与刭 微电子系统的研制中，过去只针对ASIC而言的设计方法和设计技术，已经被广泛应用于各种可编程 逻辑器件，并炭展势适合于系统级芯片的FPGA器件．本文讨论了片上系统技术发展双及电子技术教 擘对策． [关键词】：EDASoC电子技术教学 一、孳l言 随着微电子技术的进步、集成电路的发展。人们的需求不断提高i应用领域也在不断扩大，因 蔫徽电子技术继续璺现较高的增长势头，未来若干年。徽毂孑技术仍然是发展簸活跃、技术增长最 快的高新技术领域之一． 越来越多的电路和系统设计人员参与到微电予系统的研制中，过去只针对ASIC而言的设计方法 赣设计技术。已经被广泛应黑予各种可缤程逻辑器件，并发展为适合予系统级芯片豹FPGA鏊辞。 片上系统技术已成为非微电予专业的电子信息类和电气信息类的本科生和研究生应该掌握的专业基 础知识． 二、麓上系统的技术发展 随着越大规模集成电路的迅速发展，半导体工业进入深驻微米时代，器件特征尺寸越来越小， 芯片筑援越来越大，可以在摹个芯簧上集成主吞万到数亿只鑫体管。如此密集的集成度僮我稍现在 能够在一小块芯片上把以前由CPU和若千I／O接口等数块芯片实现的功能集成起来，由单片集成电 Oila 路构成功能强大的、完整的系统，这就是常说的片上系统SoC(SoC：SystemChip)． 集成电路技术醺进入到系统芯片时代，这是电子系统和产品设计的～个革命化变革，来来的毫 予系统和产品都可以集成在一块芯片上，其实质就是集成电路系统芯片的设计．由于功能完整，SoC 正逐渐成必电子系统设计的主流。SoC撩比板上系统，具有许多优点：可以充分剃用母核，减少产 品设计复杂性和开发成本，缩短开发周麓；单芯片集成电路可以有效地减低系统功耗：减少芯片对 外引脚数，简化系统加工的复杂性；减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，加快了数据 传输和处毽速度；内嵌的线路可以减少甚至避免咆鼹板信号传递对造戒的系统傣号串扰。 1．片上系统的设计器停 【作者麓介】：路而红，建京电子辩技学院系主接，教授。 靳济方．北京电子科技学院讲师． 李辩，北京电子科教学院讲师． 电子高等教育学会2004年学术年会论文集 片上系统的设计器件规模大．逻辑规模已达数百万门．近10万个逻辑宏单元，可以将一个复杂 。的逻辑系统，包括诸如一个或多个嵌入式系统处理器、各类通信接口、控制模块和DSP模块等装入 一个芯片中，以满足SoC设计． 在FPGA中植入嵌入式系统处理器，提供了一种SoC设计的解决方案，常被人们称为硬核处理 Pro系列器件植入了mM 软件功能有机地结合起来，使高效率地实现SoC系统设计成为可能．除了上述IP硬核的处理方案外， Vmex-II Pro系列、Spartan-3系列．器件中含有处理器、多种专用端口和附加功能模块，例如，嵌入 微处理器、嵌入DSP模块：嵌入8b／10b编解码器、内嵌锁相环模块，用于时钟发生和管理；内嵌差 分低压串行口．用于网络通信． 2．片上系统的设计方法 传统的系统设计方法主要关注的问题是如何建立一个全新的设计并进行有效的验证．随着系统 设计的复杂性，传统设计方法已无法迎接SoC设计的挑战，必须在IC设计方法上有根本的变革． SoC设计关注的问题不再是某个新功能的设计实现，而是如何去评估、验证和集成多个已经存在 的软硬件模块．其中，包括更深入的系统设计、软硬件并行设计与验证、在设计流程的所有层次上 进行验证以及合理利用外界的设计咨询服务等． SoC设计方法有以下几个主要特点：SoC设计对系统设计阶段的要求严格，软硬件开发人员必 须一起深入分析软硬件的功能划分、合理选择m模块、安捧各个设计阶段的接口l进行以SoC为中 心的嵌入式软件设计：采用多层次的验证方法，充分利用设计前期的仿真技术，进行软硬件并行设 计与验证；由于m模块、ED