SoC与嵌入式系统教材编辑.ppt

嵌入式外围设备 根据与主CPU关系可分为： 片内设备： RS-232接口(串口)、IrDA(红外)、SPI(串行设备接口)、I2C、USB、Ethernet和GPIO等； 片外设备：外部芯片，传感器/驱动器、显示器/输入设备 嵌入式系统存储器 静态易失型存储器(RAM/SRAM)，动态存储器(DRAM)， 非易失型存储器(ROM、EPROM、EEPROM、FLASH)。其中，FLASH(闪存)以可擦写次数多，存储速度快，容量大及价格便宜等有点在嵌入式领域得到广泛的应用。 嵌入式系统总线 AMBA总线：ARM体系总线 MIPS总线 嵌入式片上系统(SOC) 在一个硅片上实现一个复杂的系统 整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去 应用系统电路板将变得很简洁 带处理器/软件的ASIC SoC具有的优势 降低耗电量 减少体积 丰富系统功能 提高速度 节省成本 SOC设计 SoC 芯片设计中 的IP 模块 SoC 的设计基础是IP（Intellectual Property）复用技术。 已有的IC 电路以模块的形式在SoC 芯片设计中调用这些可以被重复使用的IC 模块就叫做IP 模块 IP 模块是一种预先设计好，已经过验证，具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。它有2 种不同形式：软IP 核(soft IP core)和硬IP 核(hard IP core) Intel Penwell SoC Intel Penwell SoC 集成电路分类（集成度） 数字IC分类 ASIC Application Specific Integrated Circuit 为专门目的而设计的集成电路 体积小 功耗低 可靠性高 性能高 必威体育官网网址性增强 成本低 ROM和RAM都在出厂前经过掩膜MASK ASIC设计方法（全定制） 人工完成版图设计后流片生产 全定制电路的设计从系统设计开始到版图设计结束，这是电子系统的全程设计 在晶体管级和版图级后端设计中，通过对晶体管级电路和布局线的优化设计，可以使最后的设计结果速度快、占用芯片面积小、可靠性高，芯片的性能指标一般要高于在PLD上实现的系统 然而，全程设计的投资大、时间长，因此只有那些市场需求量大的IC，才考虑采用全定制方式设计和生产 ASIC设计方法（门阵列） IO焊盘 块单元 行 单元 布线区 ASIC设计方法（门阵列） 门海阵列（Sea-of-Gate，简称为SOG）是为了克服门阵列芯片面积利用率低的缺点而提出的一种阵列结构。为了充分利用芯片的面积，将门阵列中的布 线通道去掉， 用基本单元占 据整个阵列分 布区。 ASIC设计(标准单元 ) 标准单元法设计是一种常用的集成电路设计方法 所谓标准单元，是指预先设计完毕并存放在单元库中的元件，这些元件在逻辑功能层次和版图层次都经过优化和标准化设计，标准单元的逻辑符号及电学特性存入逻辑库中，版图则存入版图库 标准单元设计，就是在设计中用图形或硬件描述语言调用库元件，在布局布线阶段，这些库元件的版图也被EDA工具所调用，进行自动布局和布线。 标准单元设计的版图布置 单元库一般包括 有下列元件： 小规模逻辑电路 中规模逻辑电路 各种宏单元模块 IP核 为了便于布局和布 线，SSI和MSI标准 单元的版图都被设 计成矩形状，版图 的高度相近或相等， 但宽度可以不同 功 能 模 块 宏单元 宏单元 可编程器件(PLD) SPLD PROM:与阵列固定，或阵列可编程，输出不可编程 PLA:与阵列可编程，或阵列固定，输出不可编程 PAL:与、或阵列可编程，输出不可编程 GAL:与、或阵列可编程，输出宏单元可编程 CPLD:复杂可编程逻辑器件 FPGA：现场可编程门陈列 SOPC: System On Programmable Chip 提问 什么是嵌入式系统？ 说说SoC与嵌入式系统的关系 数字收音机 嵌入式系统总体组成 传感器 Ａ/Ｄ 数字处理系统 ＵＩ Ｄ/Ａ 动作机构 嵌入式系统定义 嵌入式系统是包含可编程计算机、软硬件协同工作的、执行特定任务的计算机系统 应用的角度； 软硬件协同，含可编程器件(CPU)； 面向特定功能，预先定制好的； 嵌入式开发板 计算机系统分类 通用计算机系统：工作对象为人 PC’s Laptops Mainframes（主机系统） Servers（服务器） 嵌入式计算系统：工作对象为自然世界 嵌入式系统的组成 CPU MEMORY INPUT OUTPUT BUS 典型嵌入式系统硬件组成 MPU 或 MCU DSP AD 转换器 UART Ethernet JTAG DA 转换器 USB RTC WDG FLASH ROM DMAC RAM 中断