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《 基于fpga和sopc技術的dsp》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、9第1章概述第1章概述自20世紀下半葉以來，微電子技術得到了迅速發(fā)展，集成電路設計和工藝技術水平有了很大的提高，單片集成度中每片已能包含上億個晶體管，從而使得將原先由許多IC組成的電子系統(tǒng)集成在一個單片硅片上成為可能，構成所謂的片上系統(tǒng)（SystemOnChip，SOC），或系統(tǒng)芯片。與普通的集成電路相比，系統(tǒng)芯片不再是一種功能單一的單元電路，而是將信號采集、處理和輸入輸出等完整的系統(tǒng)功能集成在一起，成為一個專用功能的電子系統(tǒng)芯片。而其設計思想也有別于普通IC。SOC把系統(tǒng)的處理機制、模型算法、芯片結構、各層次
2、電路及器件的設計緊密結合，在一片或數片單片上完成整個復雜系統(tǒng)的功能。SOC的出現，是電子系統(tǒng)設計領域的一場革命，它對電子信息產業(yè)的影響將不亞于集成電路的誕生所產生的影響。因此，當今電子系統(tǒng)的設計已不再是利用各種通用IC進行PCB板級的設計和調試，而是轉向以大規(guī)模FPGA或ASIC為物理載體的系統(tǒng)芯片的設計，前者稱為SOPC（SystemOnProgrammableChip，簡稱為可編程片上系統(tǒng)），后者為SOC。另一方面，由于集成電路工藝的成熟和EDA工具的迅速發(fā)展，使得電子系統(tǒng)的設計者并不需要過多地關注半導體集
3、成工藝，完全可以利用現有的成熟工藝，在EDA工具的幫助下完成整個系統(tǒng)從行為算法級（系統(tǒng)級）到物理結構級的全部設計，并最終在FPGA上實現，或委托IC制造商進行ASIC生產。SOC和SOPC的設計是以IP（IntellectualPropertyCore）為基礎的，以硬件描述語言為主要設計手段，借助于以計算機為平臺的EDA工具進行的。SOPC技術主要是指面向單片系統(tǒng)級專用集成電路設計的計算機技術，與傳統(tǒng)的專用集成電路設計技術相比，其特點有：l設計全程，包括電路系統(tǒng)描述、硬件設計、仿真測試、綜合、調試、系統(tǒng)軟件設計
4、，直至整個系統(tǒng)的完成，都由計算機進行。l設計技術直接面向用戶，即專用集成電路的被動使用者同時也可能是專用集成電路的主動設計者。l系統(tǒng)級專用集成電路的實現有了更多的途徑，即除傳統(tǒng)的ASIC器件外，還能通過大規(guī)模FPGA等可編程器件來實現。1.1SOC單片系統(tǒng)9第1章概述集成規(guī)模和系統(tǒng)功能達到什么程度才能算作SOC，并沒有嚴格的界定，但廣義而言，SOC應該指在單片上集成系統(tǒng)級多元化的大規(guī)模功能模塊，從而構成一個能夠處理各種信息的集成系統(tǒng)。這個集成系統(tǒng)通常由一個主控單元和一些功能模塊構造而成，主控單元通常是一個處理器
5、，這個處理器既可以是一個普通的微處理器的核，也可以是一個數字信號處理器（DSP）的核，還可以是一個專用的運算控制邏輯單片，在這個主控單元的周圍，根據系統(tǒng)所完成的工作配置系統(tǒng)的功能模塊，完成信號的接收、預處理、轉換以及信號執(zhí)行等任務。在SOC上可能集成了傳感器、模擬信號處理電路、A/D與D/A電路、數字信號處理電路等多元化的模塊。在SOC中，將硬件邏輯與智能算法集成在一起。從系統(tǒng)集成的角度看，SOC是以不同模型的電路集成、不同工藝的集成作為支持基礎的，所以，要實現SOC，首先必須重點研究器件的結構與設計技術、VL
6、SI設計技術、工藝兼容技術、信號處理技術、測試與封裝技術等，這是SOC設計技術的一個重要方面，即SOC單片系統(tǒng)本身的設計和構建。另一方面，是SOC的應用技術，對現有的SOC，針對既定的功能要求，進行工程開發(fā)的技術，這將涉及到比前者更多的工程技術人員的參與。狹義地講，SOC是一種結合了許多功能模塊和微處理器核心的單芯片電路系統(tǒng)，如ARMRISC（ARMReducedInstructionSetComputer）、MIPSRISC、DSP或其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，如通用串行總線端口USB、MAC/P
7、HY、GSM/GPRS通信接口、IEEE1394接口、藍牙模塊接口等。這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個獨立的處理芯片。如一個藍牙模塊，就是結合了藍牙接口芯片，加上嵌入式系統(tǒng)微處理器，做在一個電路板上，如此會耗費許多的電路空間，而且也不具有經濟效益，若是將嵌入式系統(tǒng)微處理器與藍牙通信接口單元放在同一芯片上，就成為一個SOC系統(tǒng)，可以大幅縮小整個系統(tǒng)所占的面積，在大量生產的情況下，生產成本遠低于原本需要多片芯片制成的電路系統(tǒng)。SOC嵌入式系統(tǒng)微處理器所具有的其他優(yōu)勢有：l利用改變內部工作電壓的方案，降低芯片
8、功耗。l減少芯片對外管腳數，簡化制造過程。l減少外圍驅動接口單元及電路板間的信號傳遞，可以加快微處理器數據處理的速度。l內嵌的線路可以避免外部電路板上信號傳遞時所造成的系統(tǒng)干擾。片內使用IP構建是SOC的一個重要特性。當需要推出新產品時，SOC開發(fā)人員可以將原來的IP轉移到新的嵌入式系統(tǒng)上，或者只需更改一小部分電路，就可符合產品所需要的功能要求，這就是對IP的重要利用。同時，可以做最有
