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SOC与单片机应用技术的发展

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:本文讨论SOC和单片机应用技术的发展;介绍SOC的基本技术特点和应用概念;分析作为IP家庭重要成员的单片机在SOC应用设计中的特点。通过讨论指出以嵌入技术为基础,单片机再次成为现代电子应用技术的核心之一,为SOC应用技术提供了坚实的基础。

    关键词:SOC 单片机 嵌入式系统

引言

现场电子技术应用中包含了硬件(HW)、硬件加软件(HW+SW)、固件(FW)3个层次。这3个层次也可以说是现代电子技术应用的3人发展阶段。自1997年以来,电子技术应用又增加了一个新的层次——片上系统(SOC)层次。SOC技术概念和应用技术层次的出现,标志着现代电子技术应用进入了SOC阶段。

从各个发展阶段看,自HW+SW阶段开始,电子技术应用就与单片机紧密地联系在一起。在FW阶段,作为固件系统的重要核心技术,单片机又以嵌入式技术为基础,再次成为现代电子应用技术的核心技术之一,并为SOC应用技术提供了紧实的基础。

SOC为各种应用提供了一个新的实现技术。这种新的电子系统实现技术促使工业界在近3年中发生了巨大的变化,为信息技术的应用提供坚实的基础,因此,完全可以称之为SOC革命。同时,SOC也为单片机技术提供了更广阔的应用领域,使单片机应用技术发生了革命性的变化。

本文根据几年来对SOC技术和单片机应用技术发展的研究,对SOC的基本技术概念以及单片机与SOC技术的关系进行了讨论,指出了SOC中单片机嵌入式应用的技术特点。

一、SOC技术与应用概念

所谓SOC技术,是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。使用SOC技术设计系统的核心思想,就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。在使用SOC技术设计应用系统,除了那些无法集成的外部电路或机械部分以外,其他所有的系统电路全部集成在一起。

1.系统功能集成是SOC的核心技术

在传统的应用电子系统设计中,须要根据设计要求的功能模块对整个系统进行综合,即根据设计要求的功能,寻找相应的集成电路,再根据设计要求的技术指标设计所选电路的连接形式和参数。这种设计的结果是一个以功能集成电路为基础,器件分布式的应用电子系统结构。设计结果能否满足设计要求不仅取决于电路芯片的技术参数,而且与整个系统PCB版图的电磁兼容特性有关。同时, 对于须要实现数字化的系统,往往还须要有单片机等参与,所以,还必须考虑分布式系统对电路固件特性的影响。很明显,传统应用电子系统的实现,采用的是分布功能综合技术。

对于SOC来说,应用电子系统的设计也是根据功能和参数要求设计系统,但与传统方法有着本质的差别。SOC不是以功能电路为基础的分布式系统综合技术。而是以功能IP为基础的系统固件和电路综合技术。首先,功能的实现不再针对功能电路进行综合,而是针对系统整体固件实现进行电路综合,也就是利用IP技术对系统整体进行电路结合。其次,电路设计的最终结果与IP功能模块和固件特性有关,而与PCB板上电路分块的方式和连线技术基本无关。因此,使设计结果的电磁兼容特性得到极大提高。换句话说,就是所设计的结果十分接近理想设计目标。

2.固件集成是SOC的基础设计思想

在传统分布式综合设计技术中,系统的固件特性往往难以达到最优,原因是所使用的是分布式功能综合技术。一般情况下,功能集成电路为了满足尽可能多的使用面,必须考虑两个设计目标:一个是能满足多种应用领域的功能控制要求目标;另一个是要考虑满足较大范围应用功能和技术指标。因此,功能集成电路(也就是定制式集成电路)必须在I/O和控制方面附加若干电路,以使一般用户能得到尽可能多的开发性能。但是,定制式电路设计的应用电子系统不易达到最佳,特别是固件特性更是具有相当大的分散性。
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    对于SOC来说,从SOC的核心技术可以看出,使用SOC技术设计应用电子系统的基本设计思想就是实现全系统的固件集成。用户只须根据需要选择并改进各部分模块和嵌入结构,就能实现充分优化的固件特性,而不必花时间熟悉定制电路的开发技术。固件基础的突发优点就是系统能更接近理想系统,更容易实现设计要求。

3.嵌入式系统是SOC的基本结构

在使用SOC技术设计的应用电子系统中,可以十分方便地实现嵌入式结构。各种嵌入结构的实现十分简单,只要根据系统需要选择相应的内核,再根据设计

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