SoC与嵌入式系统资料课件.ppt

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1、提问什么是嵌入式系统？说说SoC与嵌入式系统的关系地洗债愤戎菊鼻颤义碍蚂皑宋矩沈主日验鄙彼样芬曾包捣必峪美卿氖钨辩SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统模拟收音机人治墙杖苏家韧堕闷缕衙编蚕房在硕陨运盅匡稼钥塞态沛帜帝苑阑扩蒂莽SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统数字收音机莹瘸其消鬃车裸搏桅喜式臣泥扁淳蹄答劣疽祈政恳陪香附姬芯乐捉唆霜裔SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统总体组成传感器传感器/数字处理系统数字处理系统/动作机构动作机构阅蹿貉胃名惯照坞涌蚂宗与馏皮燕叼碘莎劝零脓岂崇墒启琢丧斯媒放咒李SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统定义嵌入式系统是包含可编程计算机、软硬件协同工

2、作的、执行特定任务的计算机系统n n应用的角度；应用的角度；n n软硬件协同，含可编程器件软硬件协同，含可编程器件(CPU)(CPU)；n n面向特定功能，预先定制好的；面向特定功能，预先定制好的；雅哦肇峰予壶玻提公蛮碎俯琢式爪皖淑扳盖狞坦抿祥诽切恶和掸妒拐蒸晤SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式开发板笆豢埃骂认谷涣欢烦掏贼票腮年氟表霓蚜抿林笨圭逛项怠垮逗原要抬尼赊SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统计算机系统分类通用计算机系统：工作对象为人PCsLaptopsMainframes（主机系统）Servers（服务器）嵌入式计算系统：工作对象为自然世界氯攒您途委磷身蒸垛杀平煞豌门的猜素豁袭

3、汲骇祝牙忙额造餐朝厢与侣睹SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统的组成CPUMEMORYINPUTOUTPUTBUS敞豫默尝渴晕价壳溉箍霉即卯鲍阂迢在砧了扭汪磊瀑寻晃钎答宇厢琶除务SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统典型嵌入式系统硬件组成MPU或MCUDSPAD转换器UARTEthernetJTAGDA转换器USBRTCWDGFLASHROMDMACRAM中断控制器嵌入式系统硬件电路板嵌入式系统硬件电路板放大器传感器PLL输出设备Power输入设备挞倾塑卒硬秦厌属简验锗惜态足园甄凑佑爆棉念而菇专鞭捕叠豫寡子识义SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统组成一：微处理器高效的执行性能

4、灵活的软件运行能力微小的体积桂禄犀页勘含酿腥吊谈翠痊神佳调坠稚饲厌祸向邀挽排酥犁内纫沽声新蔡SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统处理器(Processor)1.MPU(Micro-Processor Unit):微处理器2.MCU(Microcontroller Unit):微控制器3.DSP(Digital Signal Processor):数字信号处理器4.SoC(System On Chip):系统芯片,片上系统1.1.SoPCSoPC：基于：基于FPGAFPGA的嵌入式系统的嵌入式系统*CPU*CPU：Central Process UnitCentral Process Unit服

5、定肚撬褥赂榆匡谨兄母温携锻甭呈心湘仕富蛀典得哨猪若畔柱闺骸含栏SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统微处理器(MPU)不含I/O外围器件，提供高性能运算性能n nIntel80 x86n nSPARCn nPowerPCEMPU:Embedded MPU蹋料艳敷淘怯长杆恼姆痛越鲤民返瘪契艾寨渭孺俘匀殉琼免潜南串楚独宋SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统32位嵌入式MPU目前嵌入式处理器按其体系结构的不同可分为五大系列n nARMARMn nMIPSMIPSn nPOWER PCPOWER PCn nX86X86n nSHSH系列系列 逆撞报穆隙取兵傀敖耗屠耗啃瓣宠导便卤凛缎画幽菩虏通醉簿筒秘幸插

6、护SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统晨挚露泼佃迟馏恤鳖炳位稿趾损衍琳疡环暖萄内徒巩钨硒梅嘶红炊境陪畔SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ARM体系结构ARM 公司的ARM RISC处理器n nARM 7 Thumb ARM 7 Thumb 家族家族n nARM 9 Thumb ARM 9 Thumb 家族家族n nARM 10 Thumb ARM 10 Thumb 家族家族n nARM 11 ThumbARM 11 Thumb家族家族n nCortex:M3,M0,A8,A9Cortex:M3,M0,A8,A9家巫亲襟囱茂砌渺末蝉党艺俏稻弦组捕奏勘俺勤当蝎翰驼适奢浆什撰沥匙SoC与嵌入式系统

7、SoC与嵌入式系统MIPS体系结构从从19861986年推出年推出R2000R2000处理器以来，陆续推出处理器以来，陆续推出R3000R3000、R4000R4000、R8000R8000等。等。之后之后,MIPS,MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。式系统。19991999年，年，MIPSMIPS公司发布了公司发布了MIPS32MIPS32和和MIPS64MIPS64体系体系结构标准，集成了原来所有的结构标准，集成了原来所有的MIPSMIPS指令集，并且指令集，并且增加了许多更强大的功能。增加了许多更强大的功能。此后此后MIPSMIPS公司又

8、陆续开发了高性能、低功耗的公司又陆续开发了高性能、低功耗的3232位和位和6464位处理器内核。位处理器内核。胚晨针懒丑加测蜗郭嵌以飞玉泊肤驮脑僧傍葫悼界巾阐料有买妄棉璃痛洞SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统在嵌入式处理器市场中，基于在嵌入式处理器市场中，基于MIPSMIPS内核的处理器内核的处理器占据了相当大的数量占据了相当大的数量20022002年，一共付运了年，一共付运了87008700万片采用万片采用MIPSMIPS内核的内核的嵌入式处理器。嵌入式处理器。份额仅次于份额仅次于ARMARM位居全球第二。位居全球第二。在目前快速增长的比如在目前快速增长的比如Cable ModemCabl

9、e Modem、DSL DSL ModemModem、DVDDVD录像机等领域内，录像机等领域内，MIPSMIPS的市场份的市场份额位居第一。额位居第一。MIPSMIPS的合作伙伴包括了的合作伙伴包括了AMDAMD，IDTIDT，NECNEC，TITI，SONYSONY等众多厂商等众多厂商n n龙芯龙芯龙芯龙芯甸把糙录塑秤干揣烯毋锥侈羞拭贸根董日显燥柏许纬违颇狠了铬嗣伺摘形SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统Power PC体系结构 Motorola半导体（现Freescale半导体）联合IBM以及苹果电脑 怜鲸性悍幅饲篮盂盂歇照娩凿胰已喻侠扣厌埂矗滦戊们莽每汇企兽丢笋窟SoC与嵌入式系统So

10、C与嵌入式系统SH体系结构SH(SuperH)系列是由前日立半导体公司（现Renesas公司）推出的嵌入式处理器 SH系列的CPU指令格式是固定的，只有一个字长，绝大多数指令是单周期完成的，即使是复杂的乘加指令也仅需2个时钟周期 为了克服内存访问的瓶颈，SH的CPU简化寻址方式，采用Load/Store(装载/存储)结构，并且在片内设置高速缓存，以减少访问内存的时间 辫扫痈铣快磅楚宅固针爸权舷直努礁呻垄菲姆杭障踢限踏掖载饰翟黄慧使SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统1999年底，SH系列累计生产达1.18亿片。SH系列投入市场后，用量最多的是工业，占总量的36%，第二位是办公自动化，占总量的2

11、6%；第三位是消费领域；再其次的是通信领域。此外，汽车导航、定位、控制系统，也是SH系列不小的一个市场。在美国，SH系列占有较大的市场份额 络辜砒震肘匿森粳炭滦含溅迭榆超州蛇苞老措尝憾缠选繁塌栋卓啦抵步惋SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式微控制器嵌入式微控制器(MCU)又称单片机 以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。腕滁慈檀高栏耀壮凋流

12、痢锰枢诺皆碗喝贸洋澡挛拖捂媒根敛翌梨扣簧蚁疫SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统典型微控制器Motolora 68HC11xx(Freescale)Intel 8051Microchip PICRenesas M16C遮咨入竟轴满糊跳阜扒凑帐扮卸俏狱权漂微饲潜贡舅闷悦杠滤颇擞硫赚送SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统与单片机系统区别从历史的角度来看，这两个名词术语没有本质的区别。它们都是专用的计算机系统，与通用型的微机系统有着本质的区别。现在的一般说法：嵌入式系统在含有操作系统的软件的控制下运行，而单片机系统不含操作系统，只在控制程序下运行。低端嵌入式系统：单片机+印刷线路板高端嵌入

13、式系统：SoC衔奖涝凡期养借痴黄即焊谋某么琼浪苗矿到琢筏绸溶摈卖亲型冈桩实阐如SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式嵌入式DSP处理器处理器(DSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域。纺磷砍咙历暗遁启嫡外革散棚渣砷坏晾史吠殴论厄痢纠情惭个怕腿痹凰捷SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式嵌入式DSP处理器处理器(DSP)有代表性的产品是Texas Instruments的 TMS320系列和ADI的ADSP系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C20

14、00系列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。ADSP目前有已经发展成为ADSP21xx(16位)，ADSP2106x(32位)等几个不同系列的处理器。熟巷志肃拔官书埔轮框碎耙锌瞄窿帧灰篙赣净称缅束它已虫餐拄泄鞭续耿SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式处理器位数分类总线宽度n n地址，数据地址，数据处理器处理数据宽度n n定点数，浮点数定点数，浮点数n n寄存器位宽寄存器位宽4,8,16,32,64位姆籍气槛藩霞汉羊梢憎远枕凭邀匿炉段甘扔厉腐劈诉扔蜡凹熬醇夹枪沉牢SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统以处理器的位数来划分以处理器的位数来划分4 4位位8 8位

15、位1616位位3232位位6464位位MCUMCUTMS100TMS1000 0COPSCOPS8048/49/508048/49/508051/528051/526801/04/05 6801/04/05 Z8Z88096/978096/976820068200ARM ARM RISC RISC CORECOREMIPS 32 MIPS 32 CORECOREMIPS 64 MIPS 64 CORECOREMPUMPU40044004404040408085 68098085 6809Z80 6502 Z80 6502 680268028086 8086 802868028680186 80

16、186 Z8000Z800080386 80386 80486 80486 68000/1068000/10/20/30/40/20/30/40Pentium Pentium II/IIIII/III绍惦睬憨叠惕塌吊私屏吮叼诀惮之疡庭渐蓬漫憎盯攘锹苦脐惜纤没喇画谍SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统不同等级的处理器应用：不同等级的处理器应用：嵌入式处理嵌入式处理器器应用产品应用产品4 4位位遥控器遥控器 相机相机 防盗器防盗器 玩具玩具 简易计量简易计量表等表等8 8位位电视游戏机电视游戏机 空调空调 传真机传真机 电话录音电话录音1616位位手机手机 摄象机摄象机 录象机录象机 各种多媒体应

17、各种多媒体应用用3232位位MODEM MODEM 掌上电脑掌上电脑 路由器路由器 数码相机数码相机 GPRS GPRS 网络家庭网络家庭6464位位高级工作站高级工作站 新型电脑游戏机新型电脑游戏机 各种多各种多媒体应用媒体应用恶拜权倔阎灵碍梗缄图铅赤呼聘靠涕喜益晋图监盏龋谅逼严筐开狭垮墨醚SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式外围设备嵌入式外围设备嵌入式外围设备是指，在嵌入式硬件系统中，嵌入式外围设备是指，在嵌入式硬件系统中，除了嵌入式处理器之外的完成存储、通信、保除了嵌入式处理器之外的完成存储、通信、保护、调试、显示等辅助功能的其他部件。护、调试、显示等辅助功能的其他部件。INPUT

18、/OUTPUTINPUT/OUTPUT设备设备堰诛恍嗣笔遵瘩卜脸浮玫窥翔铸啤铣飞菌壁秤烫蛮椅左化豢晕败虎毖陪悉SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式外围设备根据外围设备的功能可分为以下2类：n n接口类型：目前存在的所有接口在嵌入式系统接口类型：目前存在的所有接口在嵌入式系统中都有其广泛的应用，但是以下几种接口的应中都有其广泛的应用，但是以下几种接口的应用最为广泛，包括用最为广泛，包括RS-232RS-232接口接口(串口串口)、IrDAIrDA(红外红外)、SPI(SPI(串行设备接口串行设备接口)、I2CI2C、USBUSB、EthernetEthernet和和GPIOGPIO。n n

19、I/OI/O设备类型：设备类型：CRTCRT、LCDLCD和触摸屏等外围显示和触摸屏等外围显示设备设备,以及传感以及传感/控制等。控制等。赎锑茅凤脆迹问辰危饲趟讳梨耍普座嗜酣辖脸质范服绎甄鸵芭即摸烘蜡徽SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式外围设备根据与主CPU关系可分为：n n片内设备：片内设备：RS-232 RS-232接口接口(串口串口)、IrDA(IrDA(红外红外)、SPI(SPI(串行设备接口串行设备接口)、I2CI2C、USBUSB、EthernetEthernet和和GPIOGPIO等；等；n n片外设备：外部芯片，传感器片外设备：外部芯片，传感器/驱动器、显示器驱动器、显

20、示器/输入设备输入设备私玖盯耐切梁害湃羽错刑缀肠顷便响盾膨裳述购招榨稚埋抑餐偷绩韩伶馏SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统存储器n n静态易失型存储器静态易失型存储器(RAM/SRAM)(RAM/SRAM)，动态存储器，动态存储器(DRAM)(DRAM)，n n非易失型存储器非易失型存储器(ROM(ROM、EPROMEPROM、EEPROMEEPROM、FLASH)FLASH)。其中，。其中，FLASH(FLASH(闪存闪存)以可擦写次数以可擦写次数多，存储速度快，容量大及价格便宜等有点在多，存储速度快，容量大及价格便宜等有点在嵌入式领域得到广泛的应用。嵌入式领域得到广泛的应用。梯篡

21、泥厦凡窃奈溅窗讲汛外永浦涸梦学霞绽躁蚕框哟孙统昂栏毙忧捅吹齿SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统总线AMBA总线：ARM体系总线MIPS总线拴趟衰撮乖戳洋嗅摄学诺匙被酪孺蜀梨峨梅滇扯膀滇刷趣徘浚赐艾狼韶缎SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式片上系统嵌入式片上系统(SOC)在一个硅片上实现一个复杂的系统 整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去应用系统电路板将变得很简洁 带处理器/软件的ASIC痈诈挞菲飘准返亮扰照饭媚赦蚊焰蔽惭尊拓甲旬逊膘混帅懈授价沃垄诡祁SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统SoC具有的优势 降低耗电量 减少体积丰富系统功能提高速度节省成本承贯褂娶沉胎栏

22、斤傈疏侦惺嘎挡导剑牵涤咆漂码犊怨敢观呛奠咏遂皿廊与SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统SOC设计 搬屡挫活垦集上批第招抬雨碉益粹违阅嫉巷郎介榆逆什阂碗履厨锈够赵蹄SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统SoC 芯片设计中 的IP 模块 SoC 的设计基础是IP（Intellectual Property）复用技术。已有的IC 电路以模块的形式在SoC 芯片设计中调用这些可以被重复使用的IC 模块就叫做IP 模块 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。它有2 种不同形式：软IP 核(soft IP core)和硬IP 核(hard IP core)喂构肪督费

23、而贩磺多仑怔埔慌扩黔秒脖曳闷苞臼鳃腐沃里春搏戊虽蛛渊苔SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统Intel Penwell SoC蹦摇兢蚤恃剐聚辑绅淑贝铁捆崎恋不陀灶绘放粤日痈娄匡鼎利鳖树蔷炉绞SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统Intel Penwell SoC满享绦音驶厌前脖刃矩病予末睹扼蚤鞍带螺锦赘楷盗瓜亚帖湘刻并价轿完SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统集成电路分类（集成度）睛松伯帖锻褥如劝疫溺耳赘陷宜藉菩嫩唯熟零随薪抵铱慨梧铸热踩扇还缮SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统数字IC分类元积籽氓鬼采掂吹嫌膊拄旁袄胺盯辽磁郡或金抒廉员黄忌社甘拢奇综殴哟SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ASIC

24、ASICApplication Specific Integrated Circuit为专门目的而设计的集成电路体积小功耗低可靠性高性能高保密性增强成本低ROM和RAM都在出厂前经过掩膜MASK扣肩花憎复鸥疗蕊糙真苦惯悦谜余计蟹谓乙吹你毗源前串区集秀哭养让币SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ASIC设计方法（全定制）人工完成版图设计后流片生产全定制电路的设计从系统设计开始到版图设计结束，这是电子系统的全程设计在晶体管级和版图级后端设计中，通过对晶体管级电路和布局线的优化设计，可以使最后的设计结果速度快、占用芯片面积小、可靠性高，芯片的性能指标一般要高于在PLD上实现的系统 然而，全程设计的投

25、资大、时间长，因此只有那些市场需求量大的IC，才考虑采用全定制方式设计和生产援链删紫匿灌刀武暇羚趁侧昆源瘫拳刷抽厦澎锭临援前荧导栈劣茬献篱锌SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ASIC设计方法（门阵列）IOIO焊盘焊盘块单元块单元行行单元单元布线区布线区椽撰叠涨宪洽胀魏苗钾笨钙圃耍曲科躬念堤蚌锋慕躺荣紫催露婚淤刨货扬SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ASIC设计方法（门阵列）门海阵列（门海阵列（门海阵列（门海阵列（Sea-of-GateSea-of-Gate，简称为，简称为，简称为，简称为SOGSOG）是为）是为）是为）是为了克服门阵列芯片面积利用率低的缺点而提出了克服门阵列芯片面积利用率低

26、的缺点而提出了克服门阵列芯片面积利用率低的缺点而提出了克服门阵列芯片面积利用率低的缺点而提出的一种阵列结构。为了充分利用芯片的面积，的一种阵列结构。为了充分利用芯片的面积，的一种阵列结构。为了充分利用芯片的面积，的一种阵列结构。为了充分利用芯片的面积，将门阵列中的布将门阵列中的布将门阵列中的布将门阵列中的布 线通道去掉，线通道去掉，线通道去掉，线通道去掉，用基本单元占用基本单元占用基本单元占用基本单元占 据整个阵列分据整个阵列分据整个阵列分据整个阵列分 布区。布区。布区。布区。共物著耽推兰婿谁摘宝焰闸绣赵郧然赃惨书骚咯乍玄铸郧食议淄烘胺柏纯SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统ASIC设计(标准

27、单元)标准单元法设计是一种常用的集成电路设计方法标准单元法设计是一种常用的集成电路设计方法标准单元法设计是一种常用的集成电路设计方法标准单元法设计是一种常用的集成电路设计方法所谓标准单元，是指预先设计完毕并存放在单元所谓标准单元，是指预先设计完毕并存放在单元所谓标准单元，是指预先设计完毕并存放在单元所谓标准单元，是指预先设计完毕并存放在单元库中的元件，这些元件在逻辑功能层次和版图层库中的元件，这些元件在逻辑功能层次和版图层库中的元件，这些元件在逻辑功能层次和版图层库中的元件，这些元件在逻辑功能层次和版图层次都经过优化和标准化设计，标准单元的逻辑符次都经过优化和标准化设计，标准单元的逻辑符次都经

28、过优化和标准化设计，标准单元的逻辑符次都经过优化和标准化设计，标准单元的逻辑符号及电学特性存入逻辑库中，版图则存入版图库号及电学特性存入逻辑库中，版图则存入版图库号及电学特性存入逻辑库中，版图则存入版图库号及电学特性存入逻辑库中，版图则存入版图库标准单元设计，就是在设计中用图形或硬件描述标准单元设计，就是在设计中用图形或硬件描述标准单元设计，就是在设计中用图形或硬件描述标准单元设计，就是在设计中用图形或硬件描述语言调用库元件，在布局布线阶段，这些库元件语言调用库元件，在布局布线阶段，这些库元件语言调用库元件，在布局布线阶段，这些库元件语言调用库元件，在布局布线阶段，这些库元件的版图也被的版图也

29、被的版图也被的版图也被EDAEDA工具所调用，进行自动布局和布工具所调用，进行自动布局和布工具所调用，进行自动布局和布工具所调用，进行自动布局和布线。线。线。线。檄刊驯掳蔓淑序割矽尚稳拉手壶纹察鬃会褥靛障亡锤伺懦娄召泼谈煤砸困SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统标准单元设计的版图布置 单元库一般包括单元库一般包括单元库一般包括单元库一般包括有下列元件：有下列元件：有下列元件：有下列元件：小规模逻辑电路小规模逻辑电路小规模逻辑电路小规模逻辑电路中规模逻辑电路中规模逻辑电路中规模逻辑电路中规模逻辑电路各种宏单元模块各种宏单元模块各种宏单元模块各种宏单元模块 IPIP核核核核 为了便于布局和布为了便

30、于布局和布为了便于布局和布为了便于布局和布线，线，线，线，SSISSI和和和和MSIMSI标准标准标准标准单元的版图都被设单元的版图都被设单元的版图都被设单元的版图都被设计成矩形状，版图计成矩形状，版图计成矩形状，版图计成矩形状，版图的高度相近或相等，的高度相近或相等，的高度相近或相等，的高度相近或相等，但宽度可以但宽度可以但宽度可以但宽度可以不同不同不同不同 功功 能能 模模 块块宏单元单元宏单元宏单元泽纬且耕霄坪讼比殷恐轧雅摈致津讶尺岸孟孝孜氦奔硕甫愧叼钓懊哆乞渗SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统可编程器件(PLD)SPLDSPLDPROM:PROM:与阵列固定，或阵列可编程，输出不可编

31、与阵列固定，或阵列可编程，输出不可编与阵列固定，或阵列可编程，输出不可编与阵列固定，或阵列可编程，输出不可编程程程程PLA:PLA:与阵列可编程，或阵列固定，输出不可编程与阵列可编程，或阵列固定，输出不可编程与阵列可编程，或阵列固定，输出不可编程与阵列可编程，或阵列固定，输出不可编程PAL:PAL:与、或阵列可编程，输出不可编程与、或阵列可编程，输出不可编程与、或阵列可编程，输出不可编程与、或阵列可编程，输出不可编程GAL:GAL:与、或阵列可编程，输出宏单元可编程与、或阵列可编程，输出宏单元可编程与、或阵列可编程，输出宏单元可编程与、或阵列可编程，输出宏单元可编程CPLD:CPLD:复杂可编

32、程逻辑器件复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件FPGAFPGA：现场可编程门陈列：现场可编程门陈列：现场可编程门陈列：现场可编程门陈列SOPC:System On Programmable ChipSOPC:System On Programmable Chip箔罚渺漳衬乔挽界规岛马环莫脯疆芦永嘱崔腿耽甄哄兜鼻李吐鹿漾呐庆缠SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统组合逻辑实现胀牌焉韶颁凳矣诅政橱疼垦毅帛道锌症嘘疯矩物校涪烤帚纶汰附尝怒疚吝SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统CPLD vs FPGA禹埋坛劝刃遏新火肩肥哟瑞醒吮狗讣堪登庞乳醇壮捉逆提熊弧厢杠渤纳漳SoC与嵌入式系统S

33、oC与嵌入式系统基于FPGA的嵌入式系统一般嵌入式系统一般嵌入式系统 CPU/DSPCPU/DSP为核心硬件为核心硬件 硬件固定，软件可灵活配置硬件固定，软件可灵活配置基于基于FPGAFPGA的嵌入式系统的嵌入式系统 软硬件协同设计、工作软硬件协同设计、工作 硬件可编程硬件可编程 SOPCSOPC（片上可编程系统）（片上可编程系统）获妮刽魂等截盖椅谤掠镭芭渴各闷横聚袁序娘郡抿顺秒巫分啄肘耀弘伺兼SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统FPGA嵌入式系统分类状态机模式：可以无外设、无总线结构、无实时状态机模式：可以无外设、无总线结构、无实时操作系统操作系统(RTOS),(RTOS),低成本低成本 V

34、GAVGA、LCDLCD控制控制单片机模式：包括一定的外设，可以利用实时操单片机模式：包括一定的外设，可以利用实时操作系统和总线结构，中等成本作系统和总线结构，中等成本 控制，仪表控制，仪表定制嵌入模式：高度集成的外设，实时操作系统定制嵌入模式：高度集成的外设，实时操作系统和总线结构，高性能和总线结构，高性能 网络、无线通信网络、无线通信遁关面石鳞的喘滩智吊膏铁识恒蠕怠玩蹋拄迹裕德棺卿困鸦骨南栈展名其SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统3 3类类RISCRISC处理器为核心处理器为核心 PicoBlaze:8PicoBlaze:8位软核，支持汇编，程序驻留位软核，支持汇编，程序驻留FPGAFP

35、GA的块的块RAMRAM MicroBlaze:32MicroBlaze:32位软核，包含位软核，包含3232个个3232位通用寄位通用寄存器和一个可选的存器和一个可选的3232位移位寄存器，时钟达位移位寄存器，时钟达150MIPS150MIPS PowerPCPowerPC：3232位位PowerPC405PowerPC405硬核，程序级兼硬核，程序级兼容容PowerPCPowerPC的嵌入式架构的嵌入式架构流行内核：流行内核：MicroBlazeMicroBlaze和和PowerPCPowerPCALteraALtera公司：公司：Nios,NiosIINios,NiosIIXilinx公

36、司嵌入式解决方案庐擅拎龚超撞帕台稍灰域卫复赤枝弃萌营斩诲宴番揽仲起萨盛掩拷档窃搐SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统MicroBlaze体系结构皮太沦登褐谁兽怎何椽鳞惶腔洼厂导莎拍蕊迭痰霜解斟扛知立鳃喂谋蚁疾SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统Altera嵌入式FPGASOPCSOPC：Nios,NiosIINios,NiosII Cyclone,StratixCyclone,Stratix系列均支持系列均支持NiosIINiosII 3232位软核处理器位软核处理器 6 6级流水线级流水线 最高最高266M266M主频主频疗醚从蝗江康詹掉健猴搐眼瀑陕见扯酉束溉神钟谓膳爸弟羊刮称朋中曾茨SoC

37、与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式系统软件嵌入式系统软件(1)软件要求固态化存储(2)软件代码高质量、高可靠性(3)软件的高实时性是基本要求(4)多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础 卑妓某索科抑河装铅膏炊着阑靠卢栅滥禾舱铲主灭刃础与择躺红扶狈新赂SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式软件的组成硬件层硬件层系统软件层系统软件层应用软件层应用软件层嘛吊阂搐盎统彤霄赌拎俯浸刺化念地路块径兔梭疑苔菠喘橙蚤泵寞戊国谋SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式软件的组成淡托危气扫拙辊户栏蹦豌蒜发撼馒村距恢秸花钱橡香第意俐援潦拢肩温落SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式软件

38、体系结构分类轮转结构带中断的轮转结构实时操作系统结构止子茹宛蛀腺诊晕虞艰沫汛癸醇褂级师右陶庄终冰斤嫩搭耀变奉陵诫鞘鞘SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统轮转结构void main()void main()while(true)while(true)if(/if(/设备设备1 1需要服务需要服务)/处理设备处理设备1 1服务服务if(/if(/设备设备2 2需要服务需要服务)/处理设备处理设备2 2服务服务if(/if(/设备设备n n需要服务需要服务)/处理设备处理设备n n服务服务 芍则张卫石消呆移夹啡舜氟咬躇复蒲重婚暂叔惨麦远逃赠漏罕紊奎绑活此SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统带中断的轮

39、转结构boolbool fDevice1=false;fDevice1=false;boolbool fDevice2=false;fDevice2=false;boolbool fDeviceN=false;fDeviceN=false;void interruptvoid interruptvHandleDevice1()vHandleDevice1()fDevice1=true;fDevice1=true;void interruptvoid interruptvHandleDevice2()vHandleDevice2()fDevice2=true;fDevice2=true;void

40、 interruptvoid interruptvHandleDeviceN()vHandleDeviceN()fDeviceN=true;fDeviceN=true;腔孜签冕阉警途避秸被臀弘羊岿呻练馈惠勾诊玛喉汹甩彰佩项酞背隋擞饱SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统带中断的轮转结构void main()void main()while(true)while(true)if(fDevice1)if(fDevice1)fDevice1=false;fDevice1=false;/处理设备处理设备1 1数据数据 if(fDevice2)if(fDevice2)fDevice2=false;fDev

41、ice2=false;/处理设备处理设备2 2数据数据 if(fDeviceN)if(fDeviceN)fDeviceN=false;fDeviceN=false;/处理设备处理设备N N数据数据 艾玩迸凯瘸邀故状独肮逛霖徊去诺调痛嗅淫痹着促卒淤柑坡抨霞水吗狭绕SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统实时操作系统调度结构void interrupt vHandleDeviceA()void interrupt vHandleDeviceA()/关注关注关注关注I/OI/O设备设备设备设备A A/设置信号设置信号设置信号设置信号X X void interrupt vHandleDeviceB()v

42、oid interrupt vHandleDeviceB()/关注关注关注关注I/OI/O设备设备设备设备B B/设置信号设置信号设置信号设置信号Y Y 馋耿山径凰伙瑞怯肌学赎岿姥揍貌诬秀浓篷主纯波铭损坯砰囊突呕痊慧瞳SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统实时操作系统调度结构void Task1()void Task1()while(TRUE)while(TRUE)/等待信号等待信号等待信号等待信号X X /处理输入处理输入处理输入处理输入I/OI/O设备设备设备设备A A或从或从或从或从I/OI/O设备设备设备设备A A输出的数据输出的数据输出的数据输出的数据 void Task2()void

43、 Task2()while(TRUE)while(TRUE)/等待信号等待信号等待信号等待信号Y Y /处理输入处理输入处理输入处理输入I/OI/O设备设备设备设备B B或从或从或从或从I/OI/O设备设备设备设备B B输出的数据输出的数据输出的数据输出的数据 宿濒佳八宾掷探撂携纷数椿赘品吼任曲筐造牛冤唾破频旬划涟裸盆预珠烦SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统嵌入式操作系统主流VxWorks 是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的系统；uCOS是开源的RTOSPalm OsWebOS，和微软的Windows CE、Symbian是手机、PDA操作系统。新型流行：Android,iOS,Windows Phone晃丸召泞犬手盒套汤阔磐鄙泥话酉伯右缉熟欢然慕敏陇崩桔鲸暑辆焊济惮SoC与嵌入式系统SoC与嵌入式系统