SOC与单片机应用技术的发展

1、soc与单片机应用技术的发展本文研究soc和应用技术的进展；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。通过研究指出以嵌入技术为基础，单片机再次成为现代应用技术的核心之一，为soc应用技术提供了坚实的基础。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人进展阶段。自1997年以来，电子技术应用又增强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浮现，标记着现代电子技术应用进入了soc阶段。从各个进展阶段看，自hw+sw阶段开头，电子技术应用就与

2、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幻，为信息技术的应用提供坚实的基础，因此，彻低可以称之为soc革命。同时，soc也为单片机技术提供了更广大的应用领域，使单片机应用技术发生了革命性的变幻。本文按照几年来对soc技术和单片机应用技术进展的讨论，对soc的基本技术概念以及单片机与soc技术的关系举行了研究，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

3、soc技术，是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。用法soc技术设计系统的核心思想，就是要把囫囵应用电子系统所有集成在一个芯片中。在用法soc技术设计应用系统，除了那些无法集成的外部或机械部分以外，其他全部的系统电路所有集成在一起。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，必要按照设计要求的功能模块对囫囵系统举行综合，即按照设计要求的功能，寻觅相应的，再按照设计要求的技术指标设计所选电路的衔接形式和参数。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，而且与囫囵系统版图的电磁兼容特性有关。同时，

4、 对于必要实现数字化的系统，往往还必要有单片机等参加，所以，还必需考虑分布式系统对电路固件特性的影响。很显然，传统应用电子系统的实现，采纳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按照功能和参数要求设计系统，但与传统办法有着本质的差别。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举行综合，而是针对系统整体固件实现举行电路综合，也就是利用ip技术对系统整体举行电路结合。第二，电路设计的终于结果与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

5、性得到极大提高。换句话说，就是所设计的结果非常临近抱负设计目标。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，缘由是所用法的是分布式功能综合技术。普通状况下，功能集成电路为了满足尽可能多的用法面，必需考虑两个设计目标：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）必需在i/o和控制方面附加若干电路，以使普通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，特殊是固件特性更是具有相当大的簇拥性。对于soc来说，从soc的核心技术可以看出

6、，用法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。用户只须按照需要挑选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，而不必花时光认识定制电路的开发技术。固件基础的突发优点就是系统能更临近抱负系统，更简单实现设计要求。3.嵌入式系统是soc的基本结构在用法soc技术设计的应用电子系统中，可以非常便利地实现嵌入式结构。各种嵌入结构的实现非常容易，只要按照系统需要挑选相应的内核，再按照设计要求挑选之相协作的ip模块，就可以完成囫囵系统硬件结构。尤其是采纳智能化电路综合技术时，可以更充分地实现囫囵系统的固件特性，使系统越发临近抱负设计要求。必需指出，soc的这种嵌入式结

7、构可以大大地缩短应用系统设计开发周期。4.ip是soc的设计基础传统应用电子设计工程师面向的是各种定制式集成电路，而用法soc技术的电子系统设计工程师所面向的是一个巨大的ip库，全部设计工作都是以ip模块为基础。soc技术使应用电子系统设计工程师变成了一个面对应用的电子器件设计工程师。由此可见，soc是以ip模块为基础的设计技术，ip是soc应用的基础。5.soc技术中的不同阶段用soc技术设计应用电子系统的几个阶段1所示。在功能设计阶段，设计者必需充分考虑系统的固件特性，并利用固件特性举行综合功能设计。当功能设计完成后，就可以进入ip综合阶段。ip综合阶段的任务利用强大的ip库实现系统的功能

8、i。p结合结束后，首先举行功能，以检查是否实现了系统的设计功能要求。功能仿真通过后，就是电路仿真，目的是检查ip模块组成的电路能否实现设计功能并达到相应的设计技术指标。设计的最后阶段是对创造好的soc产品举行相应的测试，以便调节各种技术参数，确定应用参数。二、soc的应用概念现代科学技术应用的重要特点之一，就是技术多样性、智能多变性和面对对象的系统设计性。所谓技术多样性，就是实现同一个应用电子系统可以有许多不同的设计计划供挑选；而不同的设计计划就意味着必需用法不同的设计和生产技术。所谓学问多变性，是指在现代电子技术应用系统中，实现系统目标的基础理论和办法随着新学问的浮现不断地在变幻。这种变幻不

9、仅使应用电子系统技术指标发生变幻，甚至转变了系统的整体结构。随着现代信息和电子技术应用领域的不断拓宽，越来越多的应用领域提出了各种特别要求。例如，航空航天领域要求的小体积大系统，信息应用领域提出的共性化等要求，都使得普通固件技术难以胜任。特殊是在民用领域，重视共性化的产品设计概念使应用电子产品的更新速度极快，而且小批量多品种的要求也越来越高。这就是提出了小批量产品与成本、集成化与成本、产品研制周期与成本等一系列的问题。soc正是成为满足现代科学和工程技术进展的要求而产生的现代应用电子技术。传统的观念认为，惟独大批量的产品才有集成的可能，才具有价格竞争优势。因此，到目前为止，大多数小批量产品，特

10、殊是讨论性质的应用电子系统，普通都采纳hw，hw+sw或fw技术实现。但随着soc的浮现、进展和成熟，这种现状已经发生极大的变幻。soc为现代电子工程师提供了一个快捷经济的系统设计办法，使那么传统观念上认为高性能、高复杂度、高成本的嵌入式结构，能够通过低成本的单片芯片实现。1.soc的设计观念soc的设计观念与传统设计观念彻低不同。在soc设计中，设计者面向的不再是电路芯片；而是能实现设计功能的ip模块库。设计者不须要在众多的模块电路中搜寻所必要的电路芯片，只需要按照设计功能和固件特性，挑选相应的ip模块。这种电路的设计技术和综合办法，基本上消退了器件信息障碍，由于每一个应用设计都是一个专用的

11、集成系统，都是一个专用的集成电路。换句话说，soc的设计观念是“设计自己的专用集成电路”。从某种意义上讲，就是把用户变成了集成电路创造商。2.高效方便的设计工具因为ip是soc的基础，所以，必需采纳相应的软件才干完成设计技术。假如没有高效方便的设计工具，soc设计就是一句空话。事实上，传统应用电子系统设计工作对eda和其他相应的设计软件并没很高的要求，只要求能提供相应的方便条件；而soc设计则必需建立在eda基础之上。例如，用法soc技术设计一个智能温度控制系统，因为囫囵系统集成在一个芯片中，用户就必需能对其中的cpu核、存储器、a/d、模拟等电路举行综合仿真，明显，必需要有一个高效方便的ed

12、a工具才干完成这些工作。三、soc技术中的单片机单片机现代电子技术应用中的主流技术，特殊是在工业和民用的自立电子系统中，单片机起着系统核心的作用。因为单片机系统特有的固件特性，使单片机在soc技术中占有重要的地位。1.soc中的单片机嵌入技术随着电子技术的进展，特殊是应用技术的飞快进展，单片机应用系统已经形成了常用的、独特的嵌入式结构。如不同系列的单片机，都是通过嵌入不同的cpu和其他辅助电路而形成的。目前，单片机已经成为cpu和其他辅助电路而形成的。目前，单片机已经成为ip库中的重要成员，而其嵌入式结构正是soc的一种重要实现技术和办法。用soc设计单片机系统嵌入式结构，为设计者提供了现有技

13、术所无法比拟的优越条件。设计者必在挑选单片机的型号上下功夫；只必要按照所设计系统的固件特性和功能要求，挑选相应的单片机cpu内核，再按照需要挑选其他的ip模块，就可以实现完整的系统。从某种意义上看，soc为单片机应用提供了更广大的应用技术，并给予了单片机更强大的生命力。试想，假如囫囵soc目标系统的核心是一个单片机cpu，那么，这个系统设计胜利之后就不仅是真正意义上的单片机，而且还实现了真正的系统单片机。这正是单片机强大生命力的根源。2.soc中单片机系统优化目前在单片机应用中，有相当一部分事实上并不能叫做单片机。由于许多应用中需要形成单片机的外部系统。因此，单片机资源的充分利用和避开形成外部

14、总线，往往是单片机应用设计的主要追求目标。换句话说，优化问题是单片机应用中的一个重要问题。例如，设计一个具有多个的测试系统，往往必要按照单片机的特点设计相应的外部总线，应用系统由此而浩大。采纳soc技术后，系统不再需要外部总线，所选用单片机中不需要的资源也可以去除掉，只保留所需要的cpu等功能模块。这两种设计办法的方框图2所示。从图2中可以看出，设计人员不必为如何最大限度地利用单片机资源而发愁，可以按照自己的需要挑选所需的电路，并与所认识单片机的cpu内核相结合。同时还把现有技术需要精密调节的前置电路（模拟信号处理部分）也所有安放在一块芯片中，从而避开了大量的pcb板调试工作。从“单片机必需实现系统单片化”的角度看，这种系统正是用户自己设计的专用单片机系统，而且是一个能实现所有系统功能的优化系统。这种系统的调试、测试办法与传统的单片机系统彻低不同，已经成为一个能处理模块-数字混合信号的全新系统。因此，soc技术使单片机应用系统实现了更高层次上的集成。概括地说，soc使单片机应用技术发生了革命性的变幻，这个变幻就是应用电子系统的设计技术，从挑选厂家提供的定制产品时代进入了用户自行开发设计器件的时代。这标记着单片机应用的历史性变幻，一个全新的单片机应用时代已经到来。结束语soc成为新一代应