摘要：嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式處理器控制板。文章發(fā)表在《電氣應(yīng)用》上，是網(wǎng)絡(luò)工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：系統(tǒng)芯片,可編程邏輯,嵌入式處理器,嵌入式操作系統(tǒng)

　　一、綜述

　　本次嵌入式系統(tǒng)學(xué)術(shù)交流會(huì)主要設(shè)計(jì)了如下一些嵌入式的產(chǎn)品和技術(shù)領(lǐng)域，它們是單片機(jī)，嵌入式處理器，可編程邏輯，系統(tǒng)芯片，嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式軟件以及相關(guān)的系統(tǒng)整合開發(fā)方法。從會(huì)議主辦方的觀點(diǎn)看，會(huì)議討論的重點(diǎn)是系統(tǒng)芯片SOC。因此本文著重介紹在會(huì)議上得到的對(duì)于SOC的現(xiàn)狀及將來(lái)的認(rèn)識(shí)。

　　二、關(guān)于SOC及SOPC

　　系統(tǒng)芯片SOC的提出已經(jīng)經(jīng)歷了一段不短的醞釀期，市場(chǎng)和技術(shù)人員都認(rèn)為現(xiàn)在乃至將來(lái)的5年，將是SOC迅速發(fā)展并且廣泛應(yīng)用的黃金時(shí)間。如手機(jī)芯片，數(shù)碼相機(jī)芯片是當(dāng)前SOC產(chǎn)品的代表例子。在這種芯片上實(shí)現(xiàn)了具體應(yīng)用所需要的特殊功能，同時(shí)包含處理器、存儲(chǔ)器和一些標(biāo)準(zhǔn)接口，使得電子系統(tǒng)布局更加緊湊，功能更加強(qiáng)大。

　　而我國(guó)同時(shí)也在強(qiáng)調(diào)IC設(shè)計(jì)能力的提升， 15家國(guó)家試點(diǎn)IC設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)，表明了國(guó)家對(duì)于IC設(shè)計(jì)的投入和觀點(diǎn)。這些IC設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的工作重點(diǎn)也將著眼于SOC設(shè)計(jì)而決不會(huì)是一些簡(jiǎn)單的常用標(biāo)準(zhǔn)IC。微軟亞洲研究院在聘用“深藍(lán)之父”許峰雄之后，也開始了其IC設(shè)計(jì)的旅程。

　　隨著可編程邏輯器件的迅速發(fā)展，使用可編程邏輯器件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)逐漸成為另一個(gè)趨勢(shì)。現(xiàn)在我們常用的可編程器件來(lái)自Altera公司，Altera公司的可編程邏輯器件已經(jīng)有Flex系列升級(jí)到低端Cyclone系列和高端的Statix系列，器件內(nèi)所包含的邏輯單元已經(jīng)達(dá)到數(shù)百萬(wàn)門，時(shí)鐘頻率接近200MHz。

　　三、比較幾種流行的SOC技術(shù)

　　除了在可編程邏輯上實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)芯片外，其他一些廠商也把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了SOC的市場(chǎng)，也帶來(lái)了一些其它類型的可編程SOC產(chǎn)品，主要包括PSOC和CSOC。下面比較一下這三種器件的特點(diǎn)(包括SOPC)。

　　1.SOPC(System On a Programmable Chip)

　　提出SOPC概念的是Altera公司，目前Xilinx也在利用自己FPGA的優(yōu)勢(shì)，積極的發(fā)展自己的SOPC產(chǎn)品。SOPC結(jié)合了SOC和PLD、FPGA各自的優(yōu)點(diǎn)，一般具備以下基本特征：

　　至少包含一個(gè)嵌入式處理器內(nèi)核;

　　具有小容量片內(nèi)高速RAM資源;

　　豐富的IP Core資源可供選擇;

　　SOPC是PLD和ASIC技術(shù)融合的結(jié)果，目前0.13微米的ASIC產(chǎn)品制造價(jià)格仍然相當(dāng)昂貴，相反，集成了硬核或軟核CPU、DSP、存儲(chǔ)器、外圍I/O及可編程邏輯的SOPC芯片在應(yīng)用的靈活性和價(jià)格上有極大的優(yōu)勢(shì)。

　　2.PSOC(Programmable System On Chip)

　　PSOC是Cypress公司的產(chǎn)品，其特征在于將各種處理模擬信號(hào)的接口通過(guò)可編程元素連接起來(lái)。PSOC器件集成有一個(gè)快速微控制器(MCU)和SONOSTM(硅/氧化氮/氧化硅)工藝制造的閃速存儲(chǔ)器及SRAM，以及具有模擬和數(shù)字系統(tǒng)功能的可編程陣列器件(即PSOC blocks)，并實(shí)現(xiàn)了低成本和小型封裝形式供貨。PSOC包括多種用戶模塊，與CPLD的宏單元非常相似，這些用戶模塊也可由設(shè)計(jì)師隨意配置。不過(guò)，需要牢記的是：與CPLD不同，PSOC還包括能夠完全以模擬方式(無(wú)需使用數(shù)字電路或CPU等等)來(lái)處理信號(hào)的用戶模塊。

　　作為通用的器件，PSOC主要是針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，包括音頻、無(wú)線、手持、數(shù)字通信、互聯(lián)網(wǎng)、控制和消費(fèi)類系統(tǒng)。Cypress 微系統(tǒng)公司將提供PSOC設(shè)計(jì)工具PSOCDesignerTM，它是支持PSOC器件的一種完整的開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)，包括有一個(gè)C編譯器和匯編程序、一個(gè)連接和調(diào)試工具、一個(gè)在線仿真器和器件編輯器(Device EditorTM)。

　　3.CSOC(Configurable System On Chip)

　　一旦生產(chǎn)廠商發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)成熟，可以大量供貨后，可以很輕松的將現(xiàn)有的CSOC設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換成完全的ASIC設(shè)計(jì)，以此來(lái)最大的降低器件的成本。

　　目前CSOC的市場(chǎng)還不是很活躍，國(guó)內(nèi)的主要代理商為矽正電子有限公司。

　　一個(gè)值得思考的問(wèn)題是，CSOC的技術(shù)特點(diǎn)并不是很符合牧村定律的觀點(diǎn)。依照牧村定律，電子器件以10年為周期在可定制和專用化之間擺動(dòng)，而從現(xiàn)在到2010年學(xué)者認(rèn)為之可定制的10年，Altera和Xilinx也正在積極地為降低FPGA的每邏輯單元成本而努力，因此是否需要向CSOC投入較大精力仍是值得商榷的問(wèn)題，也許作為技術(shù)研究還是比較合適的。

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