用户中心

资讯 > 嵌入式系统

SoPC与嵌入式系统软硬件协同设计

来源:internet2006.04.02阅读 3950

  软硬件协同设计是电子系统复杂化后的一种设计新趋势,其中SoC和SoPC是这一趋势的典型代表。SoPC技术为系统芯片设计提供了一种更为方便﹑灵活和可靠的实现方式。在介绍系统级芯片设计技术的发展由来后,重点介绍SoPC设计系统芯片中的软硬件协同设计方法,并指出它比SoC实现方式所具有的优势。
  1、概述
  20世纪90年代初,电子产品的开发出现两个显著的特点:产品深度复杂化和上市时限缩短。基于门级描述的电路级设计方法已经赶不上新形势的发展需要,于是基于系统级的设计方法开始进入人们的视野。随着半导体工艺技术的发展控制工程网版权所有,特别是超深亚微米(VDSM,<0.25 μm)工艺技术的成熟,使得在一块硅芯片上集成不同功能模块(成为系统集成芯片)成为可能。这种将各种功能模块集成于一块芯片上的完整系统控制工程网版权所有,就是片上系统SoC(System on Chip)。 SoC是集成电路发展的必然趋势。


  SoC设计技术始于20世纪90年代中期,它是一种系统级的设计技术。如今,电子系统的设计已不再是利用各种通用集成电路 IC(Integrated Circuit)进行印刷电路板PCB(Printed Circ

uit Board)板级的设计和调试,而是转向以大规模现场可编程逻辑阵列 FPGA (FieldProgrammable Gate Array)或专用集成电路 ASIC (ApplicationSpecific Integrated Circuit)为物理载体的系统级的芯片设计。使用ASIC为物理载体进行芯片设计的技术称为片上系统技术,即SoC;使用FPGA作为物理载体进行芯片设计的技术称为可编程片上系统技术,即SoPC(System on Programmable Chip)。SoC技术和SoPC技术都是系统级的芯片设计技术(统称为广义SoC)。


  到目前为止,SoC还没有一个公认的准确定义,但一般认为它有三大技术特征:采用深亚微米(DSM)工艺技术,IP核(Intellectual Property Core)复用以及软硬件协同设计。SoC的开发是从整个系统的功能和性能出发,利用IP复用和深亚微米技术,采用软件和硬件结合的设计和验证方法www.cechina.cn,综合考虑软硬件资源的使用成本,设计出满足性能要求的高效率、低成本的软硬件体系结构,从而在一个芯片上实现复杂的功能控制工程网版权所有,并考虑其可编程特性和缩短上市时间。使用SoC技术设计的芯片,一般有一个或多个微处理器芯片和数个功能模块。各个功能模块在微处理器的协调下,共同完成芯片的系统功能,为高性能、低成本、短开发周期的嵌入式系统设计提供了广阔前景。


  SoPC技术最早是由美国Altera公司于2000年提出的,是现代计算机辅助设计技术、电子设计自动化EDA(Electronics Design Automation)技术和大规模集成电路技术高度发展的产物。SoPC技术的目标是将尽可能大而完整的电子系统在一块FPGA中实现,使得所设计的电路在规模、可靠性、体积、功能、性能指标、上市周期、开发成本、产品维护及其硬件升级等多方面实现最优化。SoPC的设计以IP为基础,以硬件描述语言为主要设计手段,借助以计算机为平台的EDA工具,自动化、智能化地自顶向下地进行。


  系统级芯片设计是一种高层次的电子设计方法,设计人员针对设计目标进行系统功能描述,定义系统的行为特性控制工程网版权所有,生成系统级的规格描述。这一过程中可以不涉及实现工艺。一旦目标系统以高层次描述的形式输入计算机后,EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。为了满足上市时间和性能要求,系统级芯片设计广泛采用软硬件协同设计的方法进行。


  2、SoPC设计中的软硬件协同设计
  2.1 软硬件协同设计的背景
  系统级芯片设计是微电子设计领域的一场革命,它主要有3个关键的支撑技术:
  ① 软、硬件的协同设计技术。主要是面向不同目标系统的软件和硬件的功能划分理论(Functional Partition Theory)和设计空间搜索技术。


  ② IP模块复用技术。IP是指那些集成度较高并具有完整功能的单元模块,如MPU、DSP、DRAM、Flash等模块。IP模块的再利用,除了可以缩短芯片的设计时间外,还能大大降低设计和制造的成本,提高可靠性。IP可分为硬IP和软IP。SoPC中使用的IP多数是软IP。软IP可重定制、剪裁和升级,为优化资源和提高性能提供了很大的灵活性。


  ③ 模块以及模块界面间的综合分析和验证技术。综合分析和验证是难点,要为硬件和软件的协同描述、验证和综合提供一个自动化的集成开发环境。


  过去,最常用的设计方法是层次式设计,把设计分为3个域:行为域描述系统的功能;结构域描述系统的逻辑组成;物理域描述具体实现的几何特性和物理特性。采用自顶向下的层次式













版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688