SOC与单片机应用技术的进展Word格式文档下载.docx
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自1997年以来,电子技术应用又增加了一个新的层次——片上系统(SOC)层次。
SOC技术概念和应用技术层次的显现,标志着现代电子技术应用进入了SOC时期。
从各个进展时期看,自HW+SW时期开始,电子技术应用就与单片机紧密地联系在一路。
在FW时期,作为固件系统的重要核心技术,单片机又以嵌入式技术为基础,再次成为现代电子应用技术的核心技术之一,并为SOC应用技术提供了紧实的基础。
SOC为各类应用提供了一个新的实现技术。
这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了庞大的转变,为信息技术的应用提供坚实的基础,因此,完全能够称之为SOC革命。
同时,SOC也为单片机技术提供了更广漠的应用领域,使单片机应用技术发生了革命性的转变。
本文依照几年来对SOC技术和单片机应用技术进展的研究,对SOC的大体技术概念和单片机与SOC技术的关系进行了讨论,指出了SOC中单片机嵌入式应用的技术特点。
一、SOC技术与应用概念
所谓SOC技术,是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。
利用SOC技术设计系统的核心思想,确实是要把整个应用电子系统全数集成在一个芯片中。
在利用SOC技术设计应用系统,除那些无法集成的外部电路或机械部份之外,其他所有的系统电路全数集成在一路。
1.系统功能集成是SOC的核心技术
在传统的应用电子系统设计中,须要依照设计要求的功能模块对整个系统进行综合,即依照设计要求的功能,寻觅相应的集成电路,再依照设计要求的技术指标设计所选电路的连接形式和参数。
这种设计的结果是一个以功能集成电路为基础,器件散布式的应用电子系统结构。
设计结果可否知足设计要求不仅取决于电路芯片的技术参数,而且与整个系统PCB版图的电磁兼容特性有关。
同时,关于须要实现数字化的系统,往往还须要有单片机等参与,因此,还必需考虑散布式系统对电路固件特性的阻碍。
很明显,传统应用电子系统的实现,采纳的是散布功能综合技术。
关于SOC来讲,应用电子系统的设计也是依照功能和参数要求设计系统,但与传统方式有着本质的不同。
SOC不是以功能电路为基础的散布式系统综合技术。
而是以功能IP为基础的系统固件和电路综合技术。
第一,功能的实现再也不针对功能电路进行综合,而是针对系统整体固件实现进行电路综合,也确实是利用IP技术对系统整体进行电路结合。
第二,电路设计的最终结果与IP功能模块和固件特性有关,而与PCB板上电路分块的方式和连线技术大体无关。
因此,使设计结果的电磁兼容特性取得极大提高。
换句话说,确实是所设计的结果十分接近理想设计目标。
2.固件集成是SOC的基础设计思想
在传统散布式综合设计技术中,系统的固件特性往往难以达到最优,缘故是所利用的是散布式功能综合技术。
一样情形下,功能集成电路为了知足尽可能多的利用面,必需考虑两个设计目标:
一个是能知足多种应用领域的功能操纵要求目标;
另一个是要考虑知足较大范围应用功能和技术指标。
因此,功能集成电路(也确实是定制式集成电路)必需在I/O和操纵方面附加假设干电路,以使一样用户能取得尽可能多的开发性能。
可是,定制式电路设计的应用电子系统不易达到最正确,专门是固件特性更是具有相当大的分散性。
关于SOC来讲,从SOC的核心技术能够看出,利用SOC技术设计应用电子系统的大体设计思想确实是实现全系统的固件集成。
用户只须依照需要选择并改良各部份模块和嵌入结构,就能够实现充分优化的固件特性,而没必要花时刻熟悉定制电路的开发技术。
固件基础的突发优势确实是系统能更接近理想系统,更易实现设计要求。
3.嵌入式系统是SOC的大体结构
在利用SOC技术设计的应用电子系统中,能够十分方便地实现嵌入式结构。
各类嵌入结构的实现十分简单,只要依照系统需要选择相应的内核,再依照设计要求选择之相配合的IP模块,就能够够完成整个系统硬件结构。
尤其是采纳智能化电路综合技术时,能够更充分地实现整个系统的固件特性,使系统加倍接近理想设计要求。
必需指出,SOC的这种嵌入式结构能够大大地缩短应用系统设计开发周期。
是SOC的设计基础
传统应用电子设计工程师面对的是各类定制式集成电路,而利用SOC技术的电子系统设计工程师所面对的是一个庞大的IP库,所有设计工作都是以IP模块为基础。
SOC技术使应用电子系统设计工程师变成了一个面向应用的电子器件设计工程师。
由此可见,SOC是以IP模块为基础的设计技术,IP是SOC应用的基础。
技术中的不同时期
用SOC技术设计应用电子系统的几个时期如图1所示。
在功能设计时期,设计者必需充分考虑系统的固件特性,并利用固件特性进行综合功能设计。
当功能设计完成后,就能够够进入IP综合时期。
IP综合时期的任务利用壮大的IP库实现系统的功能I。
P结合终止后,第一进行功能仿真,以检查是不是实现了系统的设计功能要求。
功能仿真通事后,确实是电路仿真,目的是检查IP模块组成的电路可否实现设计功能并达到相应的设计技术指标。
设计的最后时期是对制造好的SOC产品进行相应的测试,以便调整各类技术参数,确信应用参数。
二、SOC的应用概念
现代科学技术应用的重要特点之一,确实是技术多样性、智能多变性和面向对象的系统设计性。
所谓技术多样性,确实是实现同一个应用电子系统能够有许多不同的设计方案供选择;
而不同的设计方案就意味着必需利用不同的设计和生产技术。
所谓知识多变性,是指在现代电子技术应用系统中,实现系统目标的基础理论和方式随着新知识的显现不断地在转变。
这种转变不仅使应用电子系统技术指标发生转变,乃至改变了系统的整体结构。
随着现代信息和电子技术应用领域的不断拓宽,愈来愈多的应用领域提出了各类特殊要求。
例如,航空航天领域要求的小体积大系统,信息应用领域提出的个性化等要求,都使得一样固件技术难以胜任。
专门是在民用领域,重视个性化的产品设计概念使应用电子产品的更新速度极快,而且小批量多品种的要求也愈来愈高。
这确实是提出了小批量产品与本钱、集成化与本钱、产品研制周期与本钱等一系列的问题。
SOC正是成为知足现代科学和工程技术进展的要求而产生的现代应用电子技术。
传统的观念以为,只有大量量的产品才有集成的可能,才具有价钱竞争优势。
因此,到目前为止,大多数小批量产品,专门是研究性质的应用电子系统,一样都采纳HW,HW+SW或FW技术实现。
但随着SOC的显现、进展和成熟,这种现状已经发生极大的转变。
SOC为现代电子工程师提供了一个快捷经济的系统设计方式,使那么传统观念上以为高性能、高复杂度、高本钱的嵌入式结构,能够通太低本钱的单片芯片实现。
的设计观念
SOC的设计观念与传统设计观念完全不同。
在SOC设计中,设计者面对的再也不是电路芯片;
而是能实现设计功能的IP模块库。
设计者没必要要在众多的模块电路中搜索所须要的电路芯片,只需要依照设计功能和固件特性,选择相应的IP模块。
这种电路的设计技术和综合方式,大体上排除器件信息障碍,因为每一个应用设计都是一个专用的集成系统,都是一个专用的集成电路。
换句话说,SOC的设计观念是“设计自己的专用集成电路”。
从某种意义上讲,确实是把用户变成了集成电路制造商。
2.高效便利的设计工具
由于IP是SOC的基础,因此,必需采纳相应的EDA软件才能完成设计技术。
若是没有高效便利的设计工具,SOC设计确实是一句废话。
事实上,传统应用电子系统设计工作对EDA和其他相应的设计软件并没很高的要求,只要求能提供相应的便利条件;
而SOC设计那么必需成立在EDA基础之上。
例如,利用SOC技术设计一个智能温度操纵系统,由于整个系统集成在一个芯片中,用户就必需能对其中的CPU核、存储器、A/D、模拟放大器等电路进行综合仿真,显然,必需要有一个高效便利的EDA工具才能完成这些工作。
三、SOC技术中的单片机
单片机现代电子技术应用中的主流技术,专门是在工业和民用的独立电子系统中,单片机起着系统核心的作用。
由于单片机系统特有的固件特性,使单片机在SOC技术中占有重要的地位。
中的单片机嵌入技术
随着电子技术的进展,专门是应用技术的飞速进展,单片机应用系统已经形成了经常使用的、独特的嵌入式结构。
如不同系列的单片机,都是通过嵌入不同的CPU和其他辅助电路而形成的。
目前,单片机已经成为CPU和其他辅助电路而形成的。
目前,单片机已经成为IP库中的重要成员,而其嵌入式结构正是SOC的一种重要实现技术和方式。
用SOC设计单片机系统嵌入式结构,为设计者提供了现有技术所无法比拟的优越条件。
设计者必在选择单片机的型号上下功夫;
只须要依照所设计系统的固件特性和功能要求,选择相应的单片机CPU内核,再依照需要选择其他的IP模块,就能够够实现完整的系统。
从某种意义上看,SOC为单片机应用提供了更广漠的应用技术,并给予了单片机更壮大的生命力。
试想,若是整个SOC目标系统的核心是一个单片机CPU,那么,那个系统设计成功以后就不仅是真正意义上的单片机,而且还实现了真正的系统单片机。
这正是单片机壮大生命力的本源。
中单片机系统优化
目前在单片机应用中,有相当一部份事实上并非能叫做单片机。
因为许多应用中需要形成单片机的外部系统总线。
因此,单片机资源的充分利用和幸免形成外部总线,往往是单片机应用设计的要紧追求目标。
换句话说,优化问题是单片机应用中的一个重要问题。
例如,设计一个具有多个传感器的测试系统,往往须要依照单片机的特点设计相应的外部总线,应用系统由此而庞大。
采纳SOC技术后,系统再也不需要外部总线,所选用单片机中不需要的资源也能够去除掉,只保留所需要的CPU等功能模块。
这两种设计方式的方框图如图2所示。
从图2中能够看出,设计人员没必要为如何最大限度地利用单片机资源而发愁,能够依照自己的需要选择所需的电路,并与所熟悉单片机的CPU内核相结合。
同时还把现有技术需要周密调整的前置电路(模拟信号处置部份)也全数安放在一块芯片中,从而幸免了大量的PCB板调试工作。
从“单片机必需实现系统单片化”的角度看,这种系统正是用户自己设计的专用单片机系统,而且是一个能实现全数系统功能的优化系统。
这种系统的调试、测试方式与传统的单片机系统完全不同,已经成为一个能处置模块-数字混合信号的全新系统。
因此,SOC技术使单片机应用系统实现了更高层次上的集成。
归纳地说,SOC使单片机应用技术发生了革命性的转变,那个转变确实是应用电子系统的设计技术,从选择厂家提供的定制产品时期进入了用户自行开发设计器件的时期。
这标志着单片机应用的历史性转变,一个全新的单片机应历时期已经到来。
终止语
SOC成为新一代应用电子技术的核心已经成为不争的事实,这不仅是电子技术本身的革命性标志,也是电子技术应用的重大历史转变。
SOC并非是凭空产生的;
而是几十年应用技术积存和电子技术进展的必然结果,IP是SOC的基础确实是有利的证明。
作为IP家庭中的一个重要分支,单片机应用也从定制系统应用技术进展成为SOC嵌入式应用技术。
这对单片机应用工程师来讲,不仅是用户技术发生了重大转变,更要紧的是应用工程师面临着新的挑战。
同时,SOC也向单片机应用技术展现了更为广漠的进展前景。
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