SOPC技术基础教程 第1章 sopc技术概述

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1、SOPC技术与应用FromConcepttoSysteminMinutes第1章SOPC技术概述北京交通大学电子信息工程学院1.1电子系统设计的发展趋势电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动：微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA技术的发展。1.1电子系统设计的发展趋势集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手EDA技术发展的推动出现集成电路单元库，集成电路设计进入逻辑级，极大地推动IC产业的发展。电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。PCB板上IC芯片

2、之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。CPUFLASHRAMUARTGPIOFPGACODECDMACon.LCDCon.CoProcessorPCB由IC互联构成的嵌入式系统设计:1.1电子系统设计的发展趋势IC互联构成的系统设计和工艺↓EDA技术SOC——片上系统SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC从系统的整体角度出发，以IP(Intellectualproperty)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA

3、工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SOC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。由SOC构成嵌入式系统设计:CPUFlashRamUARTCoProcessorCodecDMACon.LCDCon.CPUFlashRamUARTCoProcessorCodecDMACon.LCDCon.IP集成ASICPCB1.2基本概念IC：集成电路。ASIC：专用集成电路。通用集成电路：FPGA、CPLD等。SOC：属于专用集成电路。1.2基本概念SOC：它是指将一个

4、完整产品的各功能集成在一个芯片中，可以包括有CPU、存储器、硬件加速单元（AV处理器、DSP、浮点协处理器等）、通用I/O（GPIO）、UART接口和模数混合电路（放大器、比较器、A/D、D/A、射频电路、锁相环等），甚至延伸到传感器、微机电和微光电单元。（如果把CPU看成是大脑，则SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。）1.2基本概念SOC系统的构建一个重要特性：使用可重用的IP来构建系统。可以缩短产品的开发周期，降低开发的复杂度。可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等，如通信接口IP、输入输出接口IP；各家开发商开

5、发的微处理器IP，如ARM公司的RISC架构的ARM核。SOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。1.2基本概念SOC以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求最高的集成度，是电子系统设计追求的必然趋势和最终目标，是现代电子系统设计的最佳方案。SOC是一种系统集成芯片，其系统功能可以完全由硬件完成，也可以由硬件和软件协同完成。目前的SOC主要指后者。1.2基本概念SOC存在的问题：SoC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于ASIC实现SoC系统，设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得

6、系统的灵活性差，往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。但是SoC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用，可实现软硬件的无缝结合，综合性高。1.2基本概念片上可编程系统(SoPC—SystemonaProgrammableChip)SoPC是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。这种基于PLD可重构SoC的

7、设计技术不仅保持了SoC以系统为中心、基于IP模块多层次、高度复用的特点,而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势。相对ASIC定制技术来说,FPGA是一种通用器件,通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。CPUFlashRamUARTCoProcessorCodecDMACon.LCDCon.PCBCPUFlashRamUARTCoProcessorCodecDMACon.LCDCon.FPGAIP集成1.2基本概念IP(IntellectualProperty)是知识产权的简称，SOC和SOPC在

8、设计上都是以集成电路IP核为基础的。集成电路IP是经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，并具有相对独立并可以重复利用的电路模块或子系统，如CPU、运算器等。集成电路IP模块具有知识含量高、占用芯片面积小、运行