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时间:2020-10-05
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1、嵌入式微处理器系统及应用第四章SoC嵌入式微处理器系统主要内容1SoC的概念2典型的SoC结构3典型的SoC嵌入式系统硬件介绍4.1SoC的概念SOC即SystemOnChip,被称为系统级芯片或者片上系统,它是一个面向应用领域的、面向应用系统的集成电路,包含完整系统的绝大部分功能部件。SOC嵌入式微处理器就是这样一种超大规模集成电路系统,它将许多功能模块做在一个单一的芯片上。4.1SoC的概念SOC的系统具有如下特点:可以大幅度缩小整个系统所占的体积,在大批量生产的情况下,生产成本大大降低;通过改变系统内部工作
2、电压,能有效降低芯片的功率消耗;通过减少芯片的对外引脚数,能够简化制造过程;芯片外部的驱动接口单元数量减少,相应的电路板级的信号传递量也减少,大量的信号和数据在芯片内部传递和处理,能加快微处理器的处理速度,并降低系统噪声干扰,提高可靠性;大量利用可重复的IP(IntellectualProperty,包括各种原器件库、宏单元及特殊的专用IP如微处理器核心IP、通信接口IP、多媒体压缩解压缩IP及输入输出接口IP等)来构建系统,缩短产品开发周期,并大幅降低嵌入式微处理器及系统开发的复杂度。4.1SoC的概念在SOC
3、系统的设计中,大量可重复利用的IP是非常重要的。ARM公司的RISC架构ARMCore、MIPS公司的MIPS32/64RISCCore、Freescale的PowerPC…等,是目前市场上非常知名的嵌入式微处理器IP许多芯片设计厂商购买这些微处理器IP,再根据目标处理器的类型、功能和市场(应用领域)的定位,加上购买或自己设计的一些外设IP,就可以快速地形成一个高度集成的SOC嵌入式微处理器。主要内容1SoC的概念2典型的SoC结构3典型的SoC嵌入式系统硬件介绍ExternalMemoryCPUAddressD
4、ataCacheBusInterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)外设如USB、LCD控制器等扩展芯片内核(core)处理器存储器子系统SoC的片内外设系统的片外设备处理器(Processor)芯片(SoC)系统(System)典型的SoC结构典型的SoC结构在根据性能要求选定处理器内核之后,SOC芯片的设计重点就放在了片内外设的设计和选择上。SOC嵌入式微处理器是面向应用的,其片内所包含的组件的数目和种类是由它的市场定位决定的。在最普通的情况下,SOC嵌入式微处理器集成了如下部件
5、:片内存储器:有些嵌入式微处理器片内会集成一定数量的RAM/ROM存储器,其类型和容量与所设计的处理器定位有关,越是性能要求高的处理器,其内部集成的存储器容量越大;外部存储器的控制器通讯接口(串口,并口)LCD控制器:面向终端类应用的嵌入式微处理器通常会集成LCD控制器,以更方便地实现具有人机界面的系统;中断控制器、DMA控制器、协处理器;定时器、A/D转换器、D/A转换器多媒体加速器:当需要高级的图形功能时;总线控制器其他标准的接口或外设4.2.1处理器存储器子系统嵌入式系统的存储结构嵌入式微处理器Cache片
6、内RAM和ROM主存:NorFlash、SRAM、DRAM等外存:NandFlash、DOC、CF、SD、MMC等4.2.1处理器存储器子系统主存主存是处理器能直接访问的存储器,用来存放系统和用户的程序和数据。嵌入式系统的主存可位于SoC内和SoC外,片内存储器存储容量小、速度快,片外存储器容量大。可以做主存的存储器有:ROM类:NorFlash、EPROM、E2PROM、PROM等RAM类:SRAM、DRAM、SDRAM等4.2.1处理器存储器子系统外存外存是处理器不能直接访问的存储器,用来存放用户的各种信息,
7、容量大。在嵌入式系统中常用的外存有:NandFlashDOC(DiskOnChip)CF(CompactFlash)SD(SecureDigital)MMC(MultiMediaCard)等电子盘电子盘采用半导体芯片来存贮数据,具有体积小、功耗低和极强的抗震性等特点。在嵌入式系统中普遍采用各种电子盘作为外存。常用的电子盘有:NandFlash、MMC、SD、MemeoryStick、CF、SM、DOC等。电子盘电子盘FlashcardmarketforMobilephonehas70%CAGR,and50%mar
8、ketsharein’08.4.2.1处理器存储器子系统SOC芯片内部的存储结构即称为处理器存储器子系统,ARM的处理器存储器子系统除了cache外,还可以包括:写缓冲(writebuffer)紧耦合内存(TightlyCoupledMemory)内存管理/保护单元(MMU/MPU)协处理器(coprocessor)ARM9E内核Cache存储系统TCM写缓冲MMU或MP
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