第1章 SOPC技术概述 SOPC技术与应用.doc

电子系统设计的发展趋势
(1)电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动：微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA技术的发展。(2)集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手EDA技术发展的推动(3)出现集成电路单元库，集成电路设计进入逻辑级，极大地推动IC产业的发展。电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。PCB板上IC芯片之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。

由IC互联构成的嵌入式系统设计
(4)IC互联构成的系统(设计和工艺EDA技术)SOC——片上系统SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SOC从系统的整体角度出发，以IP(Intellectualproperty)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SOC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。
由SOC构成嵌入式系统设计:

基本概念

IC：集成电路。ASIC：专用集成电路。通用集成电路：FPGA、CPLD等。SOC：属于专用集成电路。（1）SOC：它是指将一个完整产品的各功能集成在一个芯片中，可以包括有CPU、存储器、硬件加速单元（AV处理器、DSP、浮点协处理器等）、通用I/O（GPIO）、UART接口和模数混合电路（放大器、比较器、A/D、D/A、射频电路、锁相环等），甚至延伸到传感器、微机电和微光电单元。（如果把CPU看成是大脑，则SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。）
SOC系统的构建一个重要特性：使用可重用的IP来构建系统。可以缩短产品的开发周期，降低开发的复杂度。可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等，如通信接口IP、输入输出接口IP；各家开发商开发的微处理器IP，如ARM公司的RISC架构的ARM核。SOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。SOC以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求最高的集成度，是电子系统设计追求的必然趋势和最终目标，是现代电子系统设计的最佳方案。SOC是一种系统集成芯片，其系统功能可以完全由硬件完成，也可以由硬件和软件协同完成。目前的SOC主要指后者。SOC存在的问题：SoC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。由于是基于ASIC实现SoC系统，设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得系统的灵活性差，往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。但是SoC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用，可实现软硬件的无缝结合，综合性高。（2）片上可编程系统(SoPC—SystemonaProgrammableChip)SoPC是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。它是PLD与SOC技术融合的结果。由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。这种基于PLD可重构SoC的设计技术不仅保持了SoC以系统为中心、基于IP模块多层次、高度复用的特点,而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势。相对ASIC定制技术来说,FPGA是一种通用器件,通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。

（3）IP(IntellectualProperty)是知识产权的简称，SOC和SOPC在设计上都是以集成电路IP核为基础的。集成电路IP是经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，并具有相对独立并可以重复利用的电路模块或子系统，如CPU、运算器等。集成电路IP模块具有知识含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，还具有可重用性，可以重复应用于SOC、SOPC或复杂的ASIC的设计当中。软核IP软核通常是用HDL文本形式提交给用户，它经过RTL级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具体的物理信息。据此，用户可以综合出正确的门电路级设计网表，并可以进行后续的结构设计，具有很大的灵活性，借助于EDA综合工具可以很容易地与其他外部逻辑电路合成一体，根据各种不同半导体工艺，设计成具有不同性能的器件。软IP内核也称为虚拟组件（VC-VirtualComponent）。
硬核IP硬核是基于半导体工艺的物理设计，已有固定的拓扑布局和具体工艺，并已经过工艺验证，具有可保证的性能。其提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，是可以拿来就用的全套技术。固核IP固核的设计程度则是介于软核和硬核之间