嵌入式soc系统设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第11期计算机工程与设计2006年6月VO1．27NO．1lComputerEngineeringandDesignJune2006嵌入式SOC系统设计徐涛，梁利平，汪东升(清华大学计算机科学与技术系，北京100084)摘要：作为目前集成电路设计的主流，虽然SOC结构趋同性很大并且有众多商用IP核，但由于嵌入式系统的针对性，这就意味着从体系结构设计到BIOS、操作系统移植，要花费大量的时间与精力。通过对目前各种SOC体系结构的调查研究，提出了一种嵌入式SOC系统架构，功能完整、结构简单、易于扩

2、展，稍加改动就可以满足大多数嵌入系统应用，并提供了一系列软硬件解决方案。关键词：MIPS；SOC；Wishbone总线；总线仲裁；存储管理中图法分类号：TP303文献标识码：A文章编号：1000—7024(2006)l1—2005—03EmbeddedSOCsystemdesignXUTao，LIANGLi-ping，WANGDong-sheng(DepartmentofComputerScienceandTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084，China)Abstract：Asthemainstre

3、amdesignoflCatpresent，variousSOCsystemssharemuchcommonality,andthereexistmanycomercializedIPcores．However,thecustomizationneedsofembeddedsystemscallforalotoftimeandefortsonsystemstructuredesignandtransplantofBIOSandOS．ThroughtheresearchonthearchitecturesofvariousSOCsystems，ane

4、mbeddedSOCsystemispresented,whichfeatureshavecomprehensivefunctions，simplestructure，andeasyextensionpotentia1．OnlyslightmodificationandadjustmentisneededforthisSOCsystemtomeettheneedsofmostembeddingapplications．Andaseriesofhardwareandsoftwaresolutionsareofered，too．Keywords：MIP

5、S；SOC；wishbonebus；busarbitration；memorymanagement0引言1系统结构半个世纪以来微电子技术的迅速发展，使得集成电路的本SOC系统内部采用Wishbone片内总线，集成的IP核提规模和速度不断增大，半导体工业进入深亚微米时代，器件特供了大多数常见的接口，用户可以根据系统的需要自行配置，征尺寸越来越小，芯片规模越来越大，可以在单芯片上集成上在满足性能需求的同时大大节约了面积与成本，整体结构如百万到数亿只晶体管。如此密集的集成度使得能够在一小块图1所示。该芯片主要包括以下几个模块：芯片上把CPU、数字信号处理

6、器(DSP)、存储器和I／O接口芯(1)Thump．107，CPUcore，CPU总线采用EC总线。由于EC片等嵌入式硬件以及完成特定功能所必须的嵌入式软件集成总线是MIPS系列CPU的标准前端总线接口，因此兼容所有起来，由单片集成电路构成功能强大的完整的系统，这就是通MIPS架构32位CPU。常所说的片上系统(systemonchip，SOC)。在性能和成本方(2)EC—WishboneBridge，该模块负责将EC总线上的信号面，SOC具有板上系统无法比拟的优势，逐渐成为嵌入式系统通过异步FIFO传输到Wishbone片内总线上。发展的主流。(

7、3)WishboneArbiter，由于PCIBridge具有PCIMaster和PCI清华大学高性能微处理器设计是国家重点863课题，自Device的功能，因此CPU和PCI设备都可能作为主设备对Wis．主研发的THUMP．107是一款主频高达500IVII"Iz的MIPS4KChbone总线发出访问请求，需要实现WishboneArbiter进行总线架构32位CPU，目前已经成功得到多项应用。嵌入式SOC系仲裁。统设计是该项目的一个延伸，在THUMP．107微处理器基础上(4)SDRAMController，主存控制器。为了减少芯片I／O引整合

8、了自主开发的IP核，提供了各种系统和外设接口。该脚，主存数据线和FlashMemory数据线复用，同时支持16SOC系统功