基于FPGA的自主可控SOC设计 课件全套 张剑贤第1--8讲 soc 设计概论 --- SoC典型实例及技术展望.ppt

SoC微体系结构设计

教学目标与任务

•培养学生理论联系实际应用的能力，了解微处理

器技术发展的必威体育精装版情况。

•本课程主要讲述SoC系统的概念、设计方法和关

键技术的实现。主要包括：VHDL硬件描述语言、

系统存储接口的实现方法、系统指令集实现方法、

系统设计实例及工程问题及技术发展的现状等相

关内容。

课程内容安排

•（1）SoC设计概论（2学时）

•（2）FPGA结构分析（1学时）

•（3）VHDL硬件描述语言（12学时+4学时）

•（4）加法器与乘除法器设计（2学时+12学时）

•（5）SoC微体系结构存储器设计实现方法

（4学时+4学时）

•（6）SoC微体系结构系统设计实例

（12学时+20学时）

课程内容安排

•（7）SoC微体系结构验证与测试方法（1学时）

•（8）SoC微体系结构典型实例及技术发展（2学时）

•理论：36学时（线下28学时+线上8学时）

•实验：40学时（10次实验）

•考核方式：期末考试50%+实验*40%+平时*10%

课程教材

张剑贤、刘锦辉、杨鹏飞编著，

基于FPGA的自主可控SoC设计，

西安电子科技大学出版社，2024.

第一讲SoC设计概论

•1.1SoC基本概念

•1.2SoC关键技术分析

•1.3SoC设计方法

•1.4SoC总线结构

1.1什么是SoC？

n片上系统（SystemonChip,SoC），是指在单一

芯片上集成了数字电路、模拟电路、信号采集和

转换电路、存储器、MPU、MCU、DSP、MPEG等，

实现了一个系统的功能。

uPROMFPGA

USB

MPEGRAM

ASICnPCB

uPCoreSRAMFPGA

ROMA/DBlock

MPEGUSB

UART

FLASHnSoC

uPROMFPGA

USB

MPEGRAM

ASICnPCB

uPCoreSRAMFPGA

ROMA/DBlock

MPEGUSB

UART

FLASHnSoC

1.1.1SoCVSPCB

相对于PCB整机

•微型化：体积小、重量轻

•工作速度↑：传输路径短，寄生效应弱，芯片

内部总线速度PCB板总线速度

•功耗↓：单个芯片功耗↑，但整个系统功耗↓，

引线电容小，驱动能力要求低

•可靠性↑：焊点数↓，屏蔽效果好，干扰小

SoC化实例:手机

nSoC化前

nSoC化后

12

1.1.2SoC特点

u优点

体积小、功耗低、可靠性高、成本低以及更完

善的功能和更高的性能指标。

u缺点

复杂性上升、设计成本高、开发时间长，完全

改变了先前整机系统的总体设计方案。

1.1.3SoC基本构成

u嵌入式处理器核（如MPU、MCU或DSP）

u存储器（如SRAM、SDRAM、FlashROM）

u专用功能模块（如ADC、DAC、PLL、2D/3D图

形运算单元）

uI/O接口模块（如USB、UART、Ethernet等）等

多种功能模块

u片内总线（AMBA、Wishbone、Avalon等）

SoC基本结构

嵌入式处理器