第四章SoC嵌入式微处理器系统讲述.ppt

嵌入式微处理器系统及应用 第四章 SoC嵌入式微处理器系统 主要内容 1 SoC的概念 2 典型的SoC结构 3 典型的SoC嵌入式系统硬件介绍 4.1 SoC的概念 SOC即System On Chip，被称为系统级芯片或者片上系统，它是一个面向应用领域的、面向应用系统的集成电路，包含完整系统的绝大部分功能部件。SOC嵌入式微处理器就是这样一种超大规模集成电路系统，它将许多功能模块做在一个单一的芯片上。 4.1 SoC的概念 SOC的系统具有如下特点： 可以大幅度缩小整个系统所占的体积，在大批量生产的情况下，生产成本大大降低； 通过改变系统内部工作电压，能有效降低芯片的功率消耗； 通过减少芯片的对外引脚数，能够简化制造过程； 芯片外部的驱动接口单元数量减少，相应的电路板级的信号传递量也减少，大量的信号和数据在芯片内部传递和处理，能加快微处理器的处理速度，并降低系统噪声干扰，提高可靠性； 大量利用可重复的IP（Intellectual Property，包括各种原器件库、宏单元及特殊的专用IP如微处理器核心IP、通信接口IP、多媒体压缩解压缩IP及输入输出接口IP等）来构建系统，缩短产品开发周期，并大幅降低嵌入式微处理器及系统开发的复杂度。 4.1 SoC的概念 在SOC系统的设计中，大量可重复利用的IP是非常重要的。 ARM公司的RISC架构ARM Core、MIPS公司的MIPS32/64 RISC Core、Freescale的PowerPC…等，是目前市场上非常知名的嵌入式微处理器IP 许多芯片设计厂商购买这些微处理器IP，再根据目标处理器的类型、功能和市场（应用领域）的定位，加上购买或自己设计的一些外设IP，就可以快速地形成一个高度集成的SOC嵌入式微处理器。 主要内容 1 SoC的概念 2 典型的SoC结构 3 典型的SoC嵌入式系统硬件介绍 典型的SoC结构 在根据性能要求选定处理器内核之后，SOC芯片的设计重点就放在了片内外设的设计和选择上。 SOC嵌入式微处理器是面向应用的，其片内所包含的组件的数目和种类是由它的市场定位决定的。在最普通的情况下，SOC嵌入式微处理器集成了如下部件： 片内存储器：有些嵌入式微处理器片内会集成一定数量的RAM/ROM存储器，其类型和容量与所设计的处理器定位有关，越是性能要求高的处理器，其内部集成的存储器容量越大； 外部存储器的控制器 通讯接口(串口，并口) LCD控制器：面向终端类应用的嵌入式微处理器通常会集成LCD控制器，以更方便地实现具有人机界面的系统； 中断控制器、DMA控制器、协处理器； 定时器、A/D转换器、D/A转换器 多媒体加速器：当需要高级的图形功能时； 总线控制器 其他标准的接口或外设 4.2.1 处理器存储器子系统 嵌入式系统的存储结构 4.2.1 处理器存储器子系统 主存 主存是处理器能直接访问的存储器，用来存放系统和用户的程序和数据。 嵌入式系统的主存可位于SoC内和SoC外，片内存储器存储容量小、速度快，片外存储器容量大。 可以做主存的存储器有： ROM类：Nor Flash、EPROM、E2PROM、PROM等 RAM类：SRAM、DRAM、SDRAM等 4.2.1 处理器存储器子系统 外存 外存是处理器不能直接访问的存储器，用来存放用户的各种信息，容量大。 在嵌入式系统中常用的外存有： NandFlash DOC（Disk On Chip） CF（Compact Flash） SD（Secure Digital） MMC（Multi MediaCard）等 电子盘 电子盘采用半导体芯片来存贮数据，具有体积小、功耗低和极强的抗震性等特点。 在嵌入式系统中普遍采用各种电子盘作为外存。 常用的电子盘有：NandFlash、MMC、SD、Memeory Stick、CF、SM、DOC等。 电子盘 电子盘 Flash card market for Mobile phone has 70% CAGR, and 50% market share in ’08. 4.2.1 处理器存储器子系统 SOC芯片内部的存储结构即称为处理器存储器子系统，ARM的处理器存储器子系统除了cache外，还可以包括： 写缓冲（write buffer） 紧耦合内存（Tightly Coupled Memory） 内存管理/保护单元（MMU/MPU） 协处理器（coprocessor） 4.2.1 处理器存储器子系统 Cache（高速缓存）：是访问速度最快的本地内存，存放最近被访问过的内存的副本。在嵌入式系统中Cache全部都集成在嵌入式微处理器内，可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache。不同的处理器其Cache的大小不一样。一般32位