1 SOC system on Chip 片上系统,系统级芯片
从广义角度讲,SOC就是一个微小型系统。SOC不是各个芯片功能的简单叠加,而是从整个系统的功能和性能出发,用软硬结合的设计和验证方法,利用IP复用及深亚微米技术,在一个芯片上实现复杂的功能。
SOC是ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits)设计方法学中的新技术。
SOC应由可设计重用的IP核组成,IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VLSI块。
IP核应采用深亚微米以上工艺技术。
SOC中可以有多个MPU,DSP,MCU或其复合的IP核。
SOC的设计基础是IP(IntellectualProperty)复用技术。IP模块是一种预先设计好,已经过验证,具有某种确定功能的集成电路,器件或部件。
2 SOC分类
按指令集来划分:x86系列,ARM系列,MIPS系列,类指令系列。
3 Soc具有的优势
由于SOC产品采用内部讯号的传输,可以大幅降低耗电量。
数颗IC整合为一颗SIC后,可有效缩小电路板上占用的面积,达到重量轻,体积小的特点。
丰富的系统功能:随微电子技术的发展,在相同的内部空间内,SOC可整合更多的功能元件和组件,丰富系统功能。
提高速度:随着芯片内部信号传递距离的缩短,信号的传输效率将提升,而使产品性能有所提高。
节省成本:理论上,IP模块的出现可以减少研发成本,降低研发时间,可适度节省成本。
(因为硬件密集了,导致测试成本增加)
4 SOC的设计方法
系统集成方法:系统集成法,部分集成法,IP集成法
SOC设计流程:功能设计,设计描述和行为级验证,逻辑综合,门级验证,布局布线,电路仿真
5 主要设计语言
VHDL,VerilogHDL,systemC专用于SOC设计与建模。
6 SOC的IP核间通信
片上总线OCB on chip bus 目的:IP复用和核间通信
常用的总线结构:IBM公司的CoreConnect总线,ARM公司的AMRA总线,SilicoreCorp公司的Wishbone总线,Altera公司的Avalon总线。
CoreConnect总线:采用了总线分段的方式。三种基本类型总线:处理器内部总线PLB(Processor Local Bus),片上外围总线(On-chip Peripheral Bus),设别控制总线DCR(DEVICE Control Register)
Wishbone总线:开源的总线。属于主从架构。定义IP核的接口信号和总线周期标准。有四种形式:点到点,数据流,共享总线,交叉开关。
Avalon总线:针对Sopc的IP核互连。结构简单和可参数化配置。
7 SOC的发展:可编程片上系统SOPC
SOPC书记用大规模可编程器件的FPGA来实现SOC的功能。
System-on-a-Programmable-Chip
优势:首先它是片上系统,即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能。其次,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,具备软硬件在系统可编程的功能。
构成:至少包含一个嵌入式处理器内核
具有小容量片内高速RAM资源
丰富的IPCore资源可供选择
足够的片上可编程逻辑资源
处理器调试接口和FPGA编程接口
可能包含部分可编程模拟电路
单芯片,低功耗,微封装