嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)硬件平臺

Outline1、總線2、通訊3、平臺搭建4、SOC5、節(jié)能計算1目前一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點1、嵌入式系統(tǒng)中的總線特點定制性非擴展性結(jié)構(gòu)簡單2目前二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點1)、CPU總線傳統(tǒng)計算機：CPU－內(nèi)存總線，I/O總線嵌入式系統(tǒng)：CPU，存儲器加上設(shè)備3目前三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總線是連接I/O設(shè)備、CPU、存儲器各子系統(tǒng)間的共享通信線路最大優(yōu)點：價格低、通用性、靈活性好最大缺點：通信瓶頸（帶寬）商用系統(tǒng)：I/O頻繁科學(xué)系統(tǒng)：I/O速度要與處理機速度相匹配4目前四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總線類型傳輸方向單向雙向（半雙工、全雙工）用法專用：流量高、無爭用現(xiàn)象、控制簡單；總線數(shù)目多，時間利用率低，難小型化。非專用：共享性。造價低、模塊性強，易擴充會出現(xiàn)爭用現(xiàn)象、對失效敏感。5目前五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點非專用總線的多種連接方式：單總線--可靠性差簡化和統(tǒng)一的接口，多重總線總線流量與總線長度有矛盾多組非專用總線CPU-Memory總線：短、快I/O總線：長，各設(shè)備有不同的數(shù)據(jù)寬度、延時、和帶寬。使用總線標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)距離通訊總線（集線器）縱橫開關(guān)矩陣（每行每列最多只有一個開關(guān)接通）6目前六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點通訊方式同步通訊：兩部件由定寬、定距的時標(biāo)同步。傳輸速率高，受總線長度影響小。但有同步誤差。提高可靠性的方法：目的部件作回答。異步通訊：單向控制--（源/目的）雙向控制--互鎖/非互鎖

7目前七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總線標(biāo)準(zhǔn)ESIA總線：IBM-PC的ISA發(fā)展而來，32,33MSCSI總線:來源于數(shù)組多路通道PCI總線：IPI總線：8目前八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點異步總線協(xié)議四周期基本協(xié)議1、設(shè)備1上升Req2、當(dāng)設(shè)備2就緒，上升ACK3、數(shù)據(jù)傳輸完畢時，設(shè)備2下降Req4、設(shè)備1下降A(chǔ)CK9目前九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總線地址線數(shù)據(jù)線控制線ReqACKDataRdyRead/WriteEtc.10目前十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點提高CPU總線利用率突發(fā)傳輸一次Addr多個數(shù)據(jù)非連接傳輸請求與響應(yīng)分開11目前十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點DMADMA控制器在CPU啟動I/O操作后，直接在設(shè)備與存儲器間傳遞數(shù)據(jù)。傳送完畢再向CPU發(fā)中斷請求。通過周期挪用方式占用總線。12目前十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點DMA控制器寄存器起始地址寄存器長度寄存器狀態(tài)寄存器控制電路控制器基本工作原理13目前十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點多總線方式CPU，高速設(shè)備：高速總線低速設(shè)備：低速總線總線之間：總線橋橋：傳輸指令協(xié)議翻譯14目前十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2）ARM的AMBA總線AMBA總線寬度有32位、64位和128位多種定義AMBA的AHB連接高性能和高時鐘頻率的系統(tǒng)模塊，同時具有多主機、脈沖傳輸和分段處理的功能15目前十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點高級高性能總線AHBAHB的作用允許在主從器件之間傳輸數(shù)據(jù)AHB主器件可以向從器件傳輸數(shù)據(jù)向其提供外部地址空間中的地址以接收從器件的數(shù)據(jù)AHB從器件在選中后，提供或接收主器件的數(shù)據(jù)。從器件可以延遲數(shù)據(jù)傳輸過程或返回錯誤代碼。 AHB主器件的實例為ARM處理器，或其它有DMA(直接存儲訪問)功能的外設(shè)，如以太網(wǎng)MAC或USB主機/器件控制器。16目前十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點信號主要的AHB信號HCLK總線參考時鐘

HADDR地址(由AHB主器件發(fā)出)

HWRITE傳輸方向：讀/寫(由AHB主器件發(fā)出)

HREADY傳輸完成響應(yīng)(由AHB從器件發(fā)出)

HWDATA寫入數(shù)據(jù)總線(從AHB主器件至AHB從器件)

HRDATA讀取數(shù)據(jù)總線(從AHB從器件至AHB主器件)(AHB)控制信號和狀態(tài)信號HRESP傳輸狀態(tài)(由AHB從器件發(fā)出)

HBURST脈沖模式(由AHB主器件發(fā)出)

HTRANS傳輸狀態(tài)(由AHB主器件發(fā)出)

HSIZE脈沖長度(由AHB主器件發(fā)出)

HPROT保護類型(由AHB主器件發(fā)出)17目前十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點AHB外設(shè)可能立即發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，或通過發(fā)出HREADY信號插入等待狀態(tài)。從器件也通過HRESP信號返回傳輸狀態(tài)，狀態(tài)如下OKAY(成功)：傳輸成功－成功完成信號傳輸?shù)娜笔№憫?yīng)。ERROR(錯誤)：不成功的傳輸－表示出現(xiàn)了異常中斷，例如訪問一個不存在的內(nèi)存地址。RETRY(重試)：從器件無法立即實現(xiàn)操作，主器件應(yīng)在稍后重試。SPLIT(等待)：從器件將要求列隊等待－從器件將在可以提供或接收數(shù)據(jù)時發(fā)出通知，可用于中斷多個傳輸(脈沖)。重試和等待的主要區(qū)別重試表明從器件仍未就緒；主器件可在任意時刻重發(fā)命令等待包含的協(xié)議較為復(fù)雜，它就緒后將通過這一協(xié)議通知判優(yōu)器。等待處理對從器件邏輯的要求較為復(fù)雜，并非必備的從器件功能。18目前十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點AHB主器件判優(yōu)信號HREQ總線要求(由AHB主器件發(fā)出)HGNT總線指派(由AHB判優(yōu)器發(fā)出)HLOCK總線鎖定(由AHB主器件發(fā)出)HMASTER指定目前工作的主器件(由AHB判優(yōu)器發(fā)出)HMASTLOCK主器件執(zhí)行鎖定傳輸(由AHB判優(yōu)器發(fā)出)

19目前十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

AHB-Lite，定義了一種沒有多主總線功能的純AHB接口子集20目前二十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點AHB和AHB-Lite之間的關(guān)鍵差別不論是主模塊還是從模塊，后者都可以通過各種互連策略鏈接，在芯片設(shè)計中獲得最大帶寬21目前二十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點22目前二十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

23目前二十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

24目前二十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點高級外設(shè)總線(APB)用于連接速度較慢的系統(tǒng)模式和帶寬較低的外設(shè)，將功耗降至最低，并減小接口的復(fù)雜性所有的總線信號都與時鐘有關(guān)，可以使用時鐘頻率較低的總線(低于AHB)AHB主器件不直接與APB外設(shè)相連，而是通過APB橋進(jìn)行通信25目前二十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

26目前二十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點主要的APB信號PCLK外部時鐘，可以是HCLK的乘積，由APB橋控制

PADDR外設(shè)地址

PWRITE外設(shè)傳輸方向(讀/寫)

PSELx外設(shè)選中，與HSEL相似

PWDATA寫入數(shù)據(jù)總線(寫入外設(shè))

PRDATA讀取數(shù)據(jù)總線(從外設(shè)中讀取)

PENABLE外設(shè)數(shù)據(jù)起動27目前二十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點AMBA例子Excalibur是Altera公司的系列嵌入式處理器可編程邏輯解決方案單個Excalibur器件上包含了單端口RAM和雙端口RAM、30萬門的標(biāo)準(zhǔn)單元區(qū)域、嵌入式處理器IP內(nèi)核和一百萬門的APEX20KEPLD，片上的晶體管總數(shù)達(dá)到了8千多萬IP包括基于ARM的嵌入式處理器、基于MIPS的嵌入式處理器或其它任何商用嵌入式處理器28目前二十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總線可以分成三層。最上二層完全包含在帶內(nèi)，而其它兩條總線用于在系統(tǒng)的可編程部分集成用戶IP。在嵌入式ARM器件內(nèi)的所有總線的寬度都為32位如圖29目前二十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

30目前三十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點4）SHARC總線兩個接口外部存儲接口主機接口DMA內(nèi)存，外存，設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)31目前三十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點外存接口外部數(shù)據(jù)總線寬度16bit－48bitDM總線與IO處理器可以訪問整個外部地址空間PM總線24bit外存分為4個區(qū)接口信號（略）32目前三十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點主機接口將SHARC連接到標(biāo)準(zhǔn)微處理器總線上主機將DSP功能移交給SHARC接口信號（略）33目前三十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點SHARCDMA10個通道外部端口DMA通道，鏈接端口DMA通道：雙向串口DMA：單向每個DMA通道一個中斷34目前三十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點總結(jié)嵌入式系統(tǒng)中總線針對設(shè)備無通用性功耗低35目前三十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2、通訊現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)基本都有通訊有線無線36目前三十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點1）嵌入式TCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用前提

連接在互聯(lián)網(wǎng)上的電子裝置不一定比單獨使用的電子裝置具有更高的智能功能，但連通意味著提高智能化管理水平TCP/IP是一項應(yīng)用廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，利用它可以接通并控制電子裝置，通過絕大多數(shù)傳輸媒體幾乎可以和運行在所有操作系統(tǒng)上的軟件進(jìn)行通信通過TCP/IP與基礎(chǔ)設(shè)施連接十分簡單37目前三十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點嵌入式TCP/IP協(xié)議棧適用的范圍在商業(yè)系統(tǒng)中，可以利用它來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視服務(wù)嵌入式TCP/IP的最大優(yōu)越性也許在于它可以使得嵌入式電子裝置支持嵌入式的萬維網(wǎng)服務(wù)器嵌入式TCP/IP的主要用途是進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測萬維網(wǎng)服務(wù)器還可以對一個電子裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程配置38目前三十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點存在的局限首先嵌入式棧是建在專用的軟socket（插座）API之上的提供可靠傳輸，占用了大量的資源體積太大，許多場合不適用39目前三十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點實施的方法

采用軟件的方式lwIP硬件方法采用iReady的芯片或芯核，雖然使用的是4位微處理器也能夠和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)直接連接DSP方法也可以選用DSP為基礎(chǔ)的TCP／IP協(xié)議棧40目前四十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點采用方法選擇根據(jù)所設(shè)計的電子裝置的實際情況來決定使用硬件功能如何？打算如何來實現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)的連接？需要發(fā)送和接收那些種類的信息？將軟件或硬件芯片整合到所設(shè)計的電子裝置中去，有沒有困難？增加一個協(xié)議棧，是否需要對所設(shè)計的電子裝置進(jìn)行重大更改等等41目前四十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2）無線通訊介紹現(xiàn)在無線電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已經(jīng)在各種場合得到非常廣泛的應(yīng)用，而嵌入式系統(tǒng)中無線通訊更是隨處可見。首先我們將概要介紹無線傳輸。所有的無線通訊都是基于無線傳輸?shù)?。然后是無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks）和移動通訊。因為移動手持設(shè)備市場前景廣闊，我們將重點介紹移動通訊的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。42目前四十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點無線傳輸

無線傳輸?shù)拿浇槭请姶挪?，所有的信號都以電磁波的方式被發(fā)送和接收用來進(jìn)行無線傳輸?shù)碾姶挪úㄗV一般從無線電波(radio)開始到可見光部分無線電波因為頻率不是很高，較容易產(chǎn)生，可以遠(yuǎn)距離傳輸，并能夠較容易地穿透和繞過障礙物線電波的傳播是如水波似的擴散型的無線電波的特性跟它的頻率有關(guān)43目前四十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點無線局域網(wǎng)

無線局域網(wǎng)可以有兩種組織方式：一種是以一個基站（basestation）為中心，所有的移動設(shè)備都連接到這個基站上去，因此基站也稱為接入點（accesspoint）；另一種是沒有基站，移動設(shè)備之間相互連接組成局域網(wǎng)44目前四十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)802.11由IEEE制定第一個高速無限局域網(wǎng)是802.11a。1999年，IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)制定完成，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線局域網(wǎng)工作頻段在5.15～5.825GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到54Mbps/72Mbps(Turbo)，傳輸距離控制在10～100米1999年9月IEEE802.11b被正式批準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無線局域網(wǎng)工作頻段在2.4～2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps。2003年6月，IEEE推出最新版本IEEE802.11g認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)提出擁有IEEE802.11a的傳輸速率，安全性較IEEE802.11b好IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)對無線局域網(wǎng)MAC層協(xié)議提出改進(jìn)，以支持多媒體傳輸，以支持所有無線局域網(wǎng)無線廣播接口的服務(wù)質(zhì)量保證QoS機制。IEEE802.11f，定義訪問節(jié)點之間的通信，支持IEEE802.11的接入點互操作協(xié)議（IAPP）。IEEE802.11h用于802.11a的頻譜管理技術(shù)。IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合IEEE802.1x中的用戶端口身份驗證和設(shè)備驗證，對無線局域網(wǎng)MAC層進(jìn)行修改與整合，定義了嚴(yán)格的加密格式和鑒權(quán)機制，以改善無線局域網(wǎng)的安全性。個人無線局域網(wǎng)（wirelesspersonalareanetworks）標(biāo)準(zhǔn)802.15，這就是藍(lán)牙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)45目前四十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點無線移動通訊概述無線通訊分為兩類，一類是無線局域網(wǎng)，另一類是無線移動通訊無線設(shè)備可以是單向的，也可以是雙向的。單向通信包括只接收信號的BP機。雙向通信系統(tǒng)包括分組無線電網(wǎng)絡(luò)和蜂窩系統(tǒng)分組無線電通信（Packet－RadioCommunication）。分組無線電通信將一次傳輸分解成許多小的包含源地址和目的地址，以及錯誤檢測信息的數(shù)字分組。這些分組被上聯(lián)到一個衛(wèi)星，然后再進(jìn)行廣播。接收設(shè)備只接收編址到它的數(shù)字分組。由于這種傳輸是雙向的，因而要使用查錯和糾錯技術(shù)。蜂窩數(shù)字分組通信（CellularDigitalPacketCommunication）。蜂窩通信設(shè)備是一種提供用戶和他們的家庭、辦公室或網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行雙向通信的移動計算設(shè)備。這些設(shè)備具有電子函件處理能力，并且可以傳輸文件和其它信息。46目前四十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點GSMGSM：“全球移動通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobilecommunications）蜂窩概念GSM使用時分多址方法GSM移動臺分為兩部分一部分包含無線接口特有的軟件和硬件另一部分是用戶數(shù)據(jù)——用戶識別卡（SIM）GSM支持這么多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但是它基本上還是為了話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計的47目前四十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點GRPSGRPS是GeneralPacketRadioServiceGPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的科技，即以分組的“形式”把數(shù)據(jù)傳送到用戶手上GPRS擁有171.2kbps的訪問速度GPRS是基于包轉(zhuǎn)發(fā)機制的GPRS是根據(jù)數(shù)據(jù)流量收費的GPRS完全支持了移動Internet的功能GPRS的缺點是：一個蜂窩小區(qū)內(nèi)容量有限，并且實際數(shù)據(jù)傳輸速度遠(yuǎn)低于理論值48目前四十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點CDMACDMA全稱碼分多址接入技術(shù)（CodeDivisionMultipleAccess）建立在正交編碼、相關(guān)接收的理論基礎(chǔ)上運用擴頻通信技術(shù)解決無線通信的選址問題的多址接入方式在CDMA技術(shù)中，先用一個擴頻碼（spreadingcode）對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后傳輸CDMA還有一個非常顯著的優(yōu)點是它能充分利用多路衰減現(xiàn)象49目前四十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點CDMA與GSM/GPRS比較GSM/GPRS系統(tǒng)有一個缺點，就是移動臺在跨越兩個蜂窩小區(qū)的時候，要先跟原來所在的小區(qū)的基站斷開連接，然后跟后來所在的小區(qū)的基站進(jìn)行連接，這個稱為先斷后連的轉(zhuǎn)臺（handover），又稱為硬轉(zhuǎn)臺（hardhandover）。這種情況下，正在進(jìn)行的通話可能斷開。而這種情況在CDMA技術(shù)中就不存在了，因為所有的基站都使用相同的頻道，所以完全可以在斷開之前先跟下一個基站連接好，這稱為先連后斷的轉(zhuǎn)臺，又稱為（softhandover）。CDMA的信號功率遠(yuǎn)小于GSM等系統(tǒng)的功率，所以其輻射也很小，這對人體健康可能有一定好處50目前五十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點從1G到3G，4G隨著對通信業(yè)務(wù)種類和數(shù)量需求的劇增業(yè)務(wù)類型主要限于語音和低速數(shù)據(jù)的第二代移動通信系統(tǒng)已不能滿足需要，大容量、高速率、全方位的第三代移動通信系統(tǒng)（3G）應(yīng)運而生1G網(wǎng)絡(luò)(NMT,C-Nets,AMPS,TACS)是最早的模擬蜂窩系統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)(GSM,cdmaOne,DAMPS)是最早的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)3G網(wǎng)絡(luò)(UMTSFDDandTDD,cdma20001xEVDO,cdma20003x,TD-SCDMA,AribWCDMA,EDGE,IMT-2000DECT)是目前已投入商用的帶寬最高的無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4G：應(yīng)該是集3G與WLAN于一體，4G系統(tǒng)在移動過程中，可以達(dá)到10Mb/s至20Mb/s的數(shù)據(jù)帶寬，甚至可以達(dá)到100Mb/s，能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。51目前五十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)范圍移動音頻業(yè)務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳送聲音靜態(tài)圖像移動圖像虛擬本地環(huán)境電子代理未來的移動手持設(shè)備將不僅是現(xiàn)在的移動電話一樣以通話作為主要功能，而將是一種移動通訊設(shè)備跟移動計算設(shè)備的結(jié)合，也就是智能手機（IntelligentCellPhone）52目前五十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3、構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺0、評估板1、入門級

2、訓(xùn)練級3、高手級4、大師級53目前五十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點0、評估板目標(biāo)板(Target)嵌入式應(yīng)用軟件的實際運行環(huán)境也可是替代實際環(huán)境的仿真系統(tǒng)目標(biāo)板體積小、集成度高目標(biāo)板的外圍設(shè)備輸入設(shè)備可以有鍵盤、鼠標(biāo)、串口、紅外口、觸摸屏等輸出設(shè)備可以有顯示器、串口、液晶屏等硬件資源有限54目前五十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點1、入門級：用一個開發(fā)商支持的開發(fā)模塊（操作系統(tǒng)＋硬件開發(fā)模塊（購買或租借）＋開發(fā)系統(tǒng)），目標(biāo)是搭建一個系統(tǒng)。相應(yīng)的開發(fā)套件為：（1）

華恒HHCO5272-LCD-IDE-R1嵌入式Linux開發(fā)套件研究意義：ColdFire5272（內(nèi)置10/100以太網(wǎng)，66MHz），UcLinux（源代碼支持）（2）

WH5307SDK（模塊WH5307SOM＋電路板WH5307DB＋SDK軟件）研究意義：ColdFire5307（88.472MHz），UcLinux，嵌入式Internet55目前五十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2、訓(xùn)練級：用Linux等在現(xiàn)有硬件模塊上跑起來，并對部分應(yīng)用模塊進(jìn)行裁剪。應(yīng)用開發(fā)的仿真。（1）

以色列786CoreModule研究意義：PC兼容單板機，CeleronorPentium-IIIselection,400-700MHz支持包括Linux、Dos（支持網(wǎng)絡(luò)功能）、VxWorks和WindowsCE/98/NT等多種操作系統(tǒng)（2）

ARM教育版DeltaOS開發(fā)套件（DeltaCore＋LambdaIDE＋ARM7EHP）研究意義：DeltaOS，LambdaTOOL，ARM7單板機56目前五十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3、高手級：修改部分內(nèi)核，重建操作系統(tǒng)，熟悉多個操作系統(tǒng)與多個處理器。著手定制硬件模塊。（1）

CAD-ULWorkbench研究意義：X86系列CPU的開發(fā)環(huán)境和工具處于業(yè)界領(lǐng)先位（2）

CodeWarrior*IDE研究意義：

提供統(tǒng)一的圖形用戶界面來集成各種開發(fā)工具，支持多種主機平臺、多種編程語言、多種處理器和多種實時操作系統(tǒng)，稱為下一代集成開發(fā)環(huán)境。57目前五十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點（3）

pRISM+研究意義：是一個集成多種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、分析、測試工具的綜合開發(fā)環(huán)境，是與pSOS實時操作系統(tǒng)結(jié)合得最緊密的集成開發(fā)環(huán)境。Tornadol/VxWorks（4）

TMS320VS5471DevelopmentBundle（LinuxOS,drivers,utilities,GNUARM+C54xLinuxtools研究意義：DSP54xx＋ARM7雙核處理器（5）

Intel無線移動嵌入式開發(fā)平臺—SA1110研究意義：StrongARM，PDA，藍(lán)牙協(xié)議，WinCE58目前五十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點4、

大師級：自己動手搭建操作系統(tǒng)內(nèi)核，擁有自有產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品。（1）

CCS2.1(OMAP研究意義：DSP55xx＋ARM9，高性能嵌入式處理器之一（2）

PXA250/210開發(fā)平臺1：Intel?PCADevelopmentKits開發(fā)平臺2：Accelent'sPXA250basedIDPs研究意義：PXA，Intel的XScale架構(gòu)，高性能嵌入式處理器之一

59目前五十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點4、SOCSystemOnChip：系統(tǒng)級芯片VLSI工藝技術(shù)－>器件特征尺寸越來越小，芯片規(guī)模越來越大數(shù)百萬門級的電路集成在一個芯片上兼容工藝技術(shù)->將差別很大的不同種器件在同一個芯片上集成60目前六十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點具備完整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的芯片包含可執(zhí)行控制/運算或信號處理功能的處理器、內(nèi)存、外圍電路及系統(tǒng)IP特定邏輯電路61目前六十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點單片數(shù)字系統(tǒng)把功能復(fù)雜的若干個數(shù)字邏輯電路放在同一個芯片上SOC還包括其它類型的電子功能器件模擬器件專用存貯器射頻器件MEMS系統(tǒng)級芯片起碼應(yīng)在單片上包括數(shù)字系統(tǒng)和模擬電子器件。62目前六十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點單片系統(tǒng)級芯片Vs多芯片系統(tǒng)速度功耗成本專用63目前六十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點SOC的優(yōu)勢1、降低耗電量2、減少體積3、增加系統(tǒng)功能4、提高速度5、節(jié)省成本64目前六十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點一：系統(tǒng)級芯片特點1、規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。數(shù)百萬門乃至上億個元器件設(shè)計規(guī)模電路結(jié)構(gòu)包括MPU、SRAM、DRAM、EPROM、閃速存貯器、ADC、DAC以及其它模擬和射頻電路采用被稱為知識產(chǎn)權(quán)（IP）的更大的部件或模塊65目前六十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2、速度高、時序關(guān)系嚴(yán)密。高達(dá)數(shù)百兆的系統(tǒng)時鐘頻率各模塊內(nèi)和模塊間錯綜復(fù)雜的時序關(guān)系問題：時序驗證、低功耗設(shè)計以及信號完整性和電磁干擾、信號串?dāng)_等高頻效應(yīng)66目前六十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3、時序匹配采用深亞微米工藝加工技術(shù)，在深亞微米時走線延遲和門延遲成為主要因素復(fù)雜的時序關(guān)系，電路中時序匹配困難深亞微米工藝的十分小的線間矩和層間距，線間和層間的信號耦合作用增強，再加之十分高的系統(tǒng)工作頻率，電磁干擾、信號串?dāng)_現(xiàn)象，給設(shè)計驗證帶來困難67目前六十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點二、SOC設(shè)計技術(shù)1、設(shè)計再利用IP復(fù)用：IntellectualProperty自主知識產(chǎn)權(quán)芯核（CORE）：將已經(jīng)驗證的各種超級宏單元模塊電路制成芯核68目前六十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點芯核通常分為三種硬核，具有和特定工藝相連系的物理版圖，己被投片測試驗證。可被新設(shè)計作為特定的功能模塊直接調(diào)用軟核，是用硬件描述語言或C語言寫成，用于功能仿真固核（firmcore），是在軟核的基礎(chǔ)上開發(fā)的，是一種可綜合的并帶有布局規(guī)劃的軟核。69目前六十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點常用復(fù)用方法依靠固核，將電阻晶體管級（RTL級）描述結(jié)合具體標(biāo)準(zhǔn)單元庫進(jìn)行邏輯綜合優(yōu)化，形成門級網(wǎng)表，再通過布局布線工具最終形成設(shè)計所需的硬核在深亞微米（DSM）下很難用軟的RTL綜合方法達(dá)到設(shè)計再利設(shè)計方法從電路設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計70目前七十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點設(shè)計重心原重心：邏輯綜合、門級布局布線、后模擬現(xiàn)重心：系統(tǒng)級模擬，軟硬件聯(lián)合仿真，以及若干個芯核組合在一起的物理設(shè)計71目前七十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點IP可復(fù)用72目前七十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2、低功耗設(shè)計1）降低工作電壓：太低工作電壓將影響系統(tǒng)性能->不可行方法1：采用空閑（Id1e）模式和低功耗模式：系統(tǒng)處于等待狀態(tài)或處于低電壓低時鐘頻率的低功耗模式方法2：采用可編程電源73目前七十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點2）在電路組態(tài)結(jié)構(gòu)方面盡可能少采用傳統(tǒng)的互補式電路結(jié)構(gòu)互補電路結(jié)構(gòu)每個門輸入端具有一對P、NMOS管，形成較大的容性負(fù)載，CMOS電路工作時對負(fù)載電容開關(guān)充放電功耗占整個功耗的百分之七十以上深亞微米的電路結(jié)構(gòu)組態(tài)多選擇低負(fù)載電容的電路結(jié)構(gòu)組態(tài)，如開關(guān)邏輯，Domino邏輯以及NP邏輯，使速度和功耗得到較好的優(yōu)化。74目前七十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3）低功耗的邏輯設(shè)計一個數(shù)百兆頻率的工作的系統(tǒng)不可能處處都是幾百兆頻率工作對于電路中那些速度不高或驅(qū)動能力不大的部位可采用低功耗的門，以降低系統(tǒng)功耗盡可能用低功耗的單元電路75目前七十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點4）采用低功耗電路設(shè)計技術(shù)，MOS輸出電路幾乎都采用一對互補的P、NMOS管，在開關(guān)過程中，在瞬間存在兩個器件同時通導(dǎo)，造成很大功耗，對系統(tǒng)級芯片引出腿多，電路頻率高，這一現(xiàn)象更存嚴(yán)重，回此在電路設(shè)計時應(yīng)盡可能避免這一問題出現(xiàn)以降低功耗76目前七十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點3、可測性設(shè)計技術(shù)三種方法：（1）并行直接接入技術(shù)（2）串行掃描鏈接入法（3）接入功能測試機構(gòu)(存儲器芯核測試常用)完整的系統(tǒng)級芯片測試應(yīng)包括芯核內(nèi)部測試，周圍邏輯電路進(jìn)行跨芯核的測試，以及對用戶自定義邏輯電路的測試77目前七十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點4、深亞微米SOC的物理綜合物理綜合過程分為初始規(guī)劃、RTL規(guī)劃和門級規(guī)劃三個階段初始規(guī)劃階段，首先完成初始布局，將RTL模塊安置在芯片上，并完成I/O布局，電源線規(guī)劃。根據(jù)電路時序分折和布線擁擠程度的分析，設(shè)計人員可重新劃分電路模塊。通過頂層布線，進(jìn)行模塊間的布線。并提取寄生參數(shù)，生成精確線網(wǎng)模型，確定各個RTL模塊的時序約束，形成綜合約束78目前七十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點RTL規(guī)劃階段是對RTL模塊進(jìn)行更精確的面積和時序的估算。通過RTL估算器快速生存門級網(wǎng)表，再進(jìn)行快速布局獲得RTL模塊的更精確描述。并基于這種描述對布局頂層布線、管腳位置進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。最后獲得每一RTL模塊的線負(fù)載模型和精確的各模塊的綜合約束79目前七十九頁\總數(shù)一百頁\編于十三點門級規(guī)劃是對每一RTL級模塊獨立地進(jìn)行綜合優(yōu)化，完成門級網(wǎng)表，最后進(jìn)行布局布線。對每一RTL模塊和整個芯片綜合產(chǎn)生時鐘樹。還進(jìn)行時序和線扔擠度分析，如果發(fā)現(xiàn)問題，可進(jìn)行局部修改。由于物理綜合過程和前端邏輯綜合緊密相連，邏輯綜合是在布局布線的基礎(chǔ)上進(jìn)行，因此延遲模型準(zhǔn)確，設(shè)計反復(fù)較少80目前八十頁\總數(shù)一百頁\編于十三點5、設(shè)計驗證硬件/軟件協(xié)同驗證技術(shù)81目前八十一頁\總數(shù)一百頁\編于十三點設(shè)計與驗證并行的模式

從規(guī)格說明(Specification)確定起，采用驗證與設(shè)計并行的模式，正確預(yù)測項目時間進(jìn)度，及早的發(fā)現(xiàn)功能Bug，及時修正RTL代碼，實現(xiàn)設(shè)計周期的可控性，保證項目進(jìn)度按時完成82目前八十二頁\總數(shù)一百頁\編于十三點三：硅加工技術(shù)是單片系統(tǒng)設(shè)計成功的關(guān)鍵因素CMOS數(shù)字邏揖加工工藝掩模工藝系統(tǒng)對存貯器的技術(shù)要求83目前八十三頁\總數(shù)一百頁\編于十三點SOC實例1矽統(tǒng)科技推出的SoC產(chǎn)品SiS550單芯片整合了X86CPU，南橋與北橋及GUI引擎，并支持2D繪圖引擎、DFP/TV輸出、DSTN、PCI/USB/IDE、六聲道音效、LPT/CIR控制器與FlashROM的接口，提供給客戶功能最齊全的解決方案。SiS550定位在單一用途、功能簡易的IA產(chǎn)品上，如I-Box上網(wǎng)機、Web-Pad、Thin-Client、PocketPC與IPC等84目前八十四頁\總數(shù)一百頁\編于十三點

85目前八十五頁\總數(shù)一百頁\編于十三點ARM系列SOCCirruslogic公司

機頂盒/mp3/IA等專用SOC，有數(shù)?；旌虾鸵曨l/音頻處理優(yōu)勢。

Samsung: Arm系列SOC芯片，集成度高，關(guān)注mp3/pda應(yīng)用。86目前八十六頁\總數(shù)一百頁\編于十三點SoC實現(xiàn)視頻圖形引擎功能87目前八十七頁\總數(shù)一百頁\編于十三點88目前八十八頁\總數(shù)一百頁\編于十三點