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浅谈使用可定制微控制器高效开发系统级芯片 (SoC)
发布时间:2017-06-26 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。
可定制微控制器设计/制备流程
如图3所示，可定制微控制器设计流程的目标是要在最短时间内，以合理的成本和极高的首次硅和软件成功率，开发面向特定应用的系统级芯片 （SoC），并包含软件和硬件。
图3：可工字电感器定制微控制器设计流程
软/硬件并行开发。设计流程调整为适合软/硬件并行开发，克服了系统级芯片开发的主要障碍之一。
面向特定应用的软件/操作系统与接口/外设驱动程序的快速集成。平台上所有接口/外设均有驱动程序。已经有很多业界领先的操作系统被移植到微控制器架构上。将这些软件模块与应用代码模块和用户接口集功率电感成起来的工作可与硬件开发一同进行。
快速完成布线布局，只需针对金属层。采用成熟的布局方案快速完成MP模块的金属层布线贴片电感布局。
高效、低成本的掩模光刻。只需要对器件金属一体成型电感层进行掩模。
快速的生产制造过程，只需针对金属层。各特定应用器件的光刻制备以预制的微控制器平台为起点，只需添加金属层。
以FPGA为基础的仿真板
图4：可定制微控制器的仿真板架构
设计流程的一个关键步骤是在仿真板 （见图4） 对硬件以及至少底层软件进行仿真。该仿真板包括完整的内存、标准接口和网络连接，以及可按应用要求配置的其它附加连接。具体包括：
-器件固定功能部分用带外接FPGA接口的单芯片来实现。
-使用高密度的FPGA仿真MP模块，包括内嵌存储器和外部I/O。
-采用FPGA配置存储器为MP模块保存编译好的HDL代码。
-外部总线接口 （EBI） 和FPGA的外接I/O连接到扩展板上不同类型的内存，如SDRAM、移动DDRAM、猝发Cellular RAM、NOR闪存、NAND闪存等。这些存储器将加载应用软件和应用数据集。
-所有标准接口 （CAN、USB、Ethernet、I2S、AC97、ADC、MCI等） 都通过收发器/物理层/编解码协议层与外部连接，因此可以对器件的外部接口和联网/通信链路进行全方位的测试和调试。
-图形用户界面 （GUI） 的所有部件都连接到相应的板上器件或接口，比如LCD、键盘、触摸屏接口等。这样就模压电感器可在板上完成GUI基本接口的测试。
-仿真板提供外部并行I/O （PIO） 和FPGA I/O，用于连接特定应用的外接器件，以及实现非标接口。剩余的FPGA I/O也可用于验证。
-仿真板配有JTAG仿真器 （ICE） 端口；通过该端口可用带有JTAG-to-USB的接口和标准开发工具对ARM核及其外设进行验证。
-仿真板还配有FPGA JTAG端口；通过该端口可用FPGA厂家提供的工具对FPGA的内部信号进行跟踪和分析。
这种MCU/FPGA组合可以接近最终器件的工作频率运行。这样就能完成器件的即时性测试，包括平台中的MCU和各种标准接口、MP模块中实现的各种功能，以及到目前为止已开发的所有软件。这种测试至少涵盖了如下测试对象：设备驱动程序、操作系统端口，以及用于控制MP模块各种功能的应用代码模块。而更改器件的软/硬件单元无需任何额外成本。
结论
可定制微控制器是特定应用系统级芯片的高效开发平台。其设计流程能够解决系统级芯片设计的大多数问题，而且开发成本较低、风险较小，并能提高硬件制备和软件开发的首次成功率。而本文所描述的架构和设计流程由爱特梅尔的CAP 可定制微控制器系列所实现。
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