嵌入式发展、SoC方案趋势

电子发烧友 电子技术论坛

可在40 MHz频率下工作，指令周期为4个时钟周期，多达316个可编程I/O（PIO）端口，自带看门狗定时器保护电路和双通道DMA控制器，具有符合IEEE1149.1标准的增强型JTAG接口，可进行在线实时调试，便于在目标系统内验证。Triscend可实现8位应用的以太网连接，即TriscendE5+Ethernet。Triscend的专利CSL（ConfigurableSystem Logic）使得E5成为市场上唯一的与以太网MAC（Media Access Controller）和PHY（Physicalinterface）接口的8位微控制器。参考设计使用CS8900A。此芯片是Cirrus Logic的集成MAC/PHY。Triscend E5的可配置系统逻辑用于实现与CS8900A的16位接口设计。此设计已通过CMX实时操作系统的Micronet TCP/IP协议栈的测试。也可使用其它的用于80C51 MCU的TCP/IP栈。

除

了

未来发布的版本无缝集成在一起。MontaVista也将同ST联合进行销售和市场营销活动。

IDT公司推出新型网关集成处理器。IDT公司推出首个单芯片解决方案——RC32355集成通信处理器。该处理器成功地集成ATM、以太网、USB和电话接口，并保持所有接口的并发线速。RC32355采用高性能32位RISC 32300 CPU处理器内核，工作频率高达150 MHz，可满足客户前端设备市场（CPE）的系统需要。RC32355提供的片上接口有效集成广域网连接的语言和数据流量，包括ADSL、光缆和无线媒介。TDM接口支持标准总线，可直接接入外部数字语音子系统，满足IP语音（VoIP）和数字用户专线（VoDSL）语音等数字语音应用的要求。RC32355采用MIPS指令集结构（ISA），集成完整SOC的所有功能。片上通信外围设备包括：1个10 M位和100 M位的以太网MAC器件；1个25M位ATM分频段及重组式（SAR）控制器；1个12M位USB控制器，完全兼容1.1版本USB标准；1个业界标准时分多路（TDM）总线接口，可直接连接外部语音电路。在基础设施环境中，RC32355集成处理器可用作IDT Switch Star ATM转换结构的控制器，用于各种xDSL数字用户环路接入多路器（DSLAMs）和无线基站及中、高端转换平台媒介。RC32355处理器有133 MHz和150 MHz两种速度，已于2001年6月全面投产。133 MHz产品10 000件原生产厂商价格为每件22美元。

Cypress公司推出可配置的混合信号SOC。Cy-press公司可编程系统芯片（SOPC）MCU，有8C25XXX/8C26 XXX系列，是包含有可配置数字和模拟资源的可编程SOC，强大的4 MIPS哈佛结构，带有乘加器（MAC）。内含有数字SOPC模块8个，模拟SOPC模块12个，Flash程序存储器4/8/16，数据存储器128/256 KB，I/O引脚6/16/24/40/44封装8/20/28/48引脚。数字SOPC模块可配置出8个8位通用定时器/计数器，PWM、UART、SPI主从功能；模拟SOPC模块可配置出ADC和DAC、可编程增益放大器、采样/保持电路、可编程滤波器、差分比较器和温度传感器。

Cygnal推出针对嵌入式设备的SOC。CygnalIntegrated Products公司推出6种现场可编程混合信号SOC控制器。这些产品主要应用于电子游戏、桌面周边设备、信息产品和家庭、自动化机及保安系统。C8051F2 XX器件带有1个运行速度为25 MHz下25 MIPS的8051兼容CPU，该公司称8051 CISC指令集能够提供比8位RISC控制器更高的代码密

E5外，Triscend还推出了Triscend A7TM系

列的全32位可配置片上系统（SOC），内置高性能、

低

功

耗

32位处理器（ARM 7TDMITM）、8 KB指令/

数据混合高速Cache、16 KB中间结果暂存器、高达3200个（40 000门）可配置系统逻辑（CSL）单元、4路独立的DMA通道、双串口、高性能专用内部总线（高达60 MHz）。支持Flash、EEPROM、SRAM及SDRAM外部存储接口，可在线调试。

设计工具方面，Triscend推出Fastchip软件工具。Fashchip是用于对Triscend CSOC芯片进行设计、实现和调试的开发环境。用户通过其直观设计流程使用软模型在几分钟内就可创建一种新的处理器派生品。此外，用户还可应用原有熟悉的EDA工具与设计语言来开发产品，然后再交给Fastchip软件编译器来加以整合转换，因此可不需耗费太多的学习时间。目前，Triscend的产品在亚太地区交由Unique科成来代理，可为用户提供必要的软硬件销售与支持服务。

２．５其他公司的ＳＯＣ芯片技术

MontaVista与ST连手进军SOC市场。嵌入式

应用Hard Hat Linux供应商MontaVista软件公司与ST微电子公司将联合为基于ST40的数字消费平台开发Hard Hat Linux。ST40是基于SuperH的32位SH-4内核SOC系列产品之一。MontaVista是ST的消费电子和其它产品市场SOC解决方案的Linux首选供应商。两家公司的开发工作在早期就可互相共享。此外，MontaVista将向ST的客户提供Hard Hat Linux技术培训和支持。MontaVista将联合ST以确保数字电视接收机的应用程序栈与Hard Hat Linux当前与

10

嵌入式发展、SoC方案趋势

电子发烧友 电子技术论坛

度。大部分的指令能够在1个周期内执行。这些SOC器件集成了8K字节的系统内可编程闪存、高达1 280字节的RAM、UART和SPI接口以及3个8051型的计数器。C8051F22X型号带有1个8位精度模数转换器，C8051F23X则不带。批量购买达1000片，单价在4.42~6.50美元之间，开发包的价格为99美元。

Genesis 公司的SOC简化了LCD监视器设计。Genesis公司推出的gm5115系列的SOC可实现LCD监视器所需的大部分功能，并带有1个可编程LCD实时控制器（TCON）。该功能使LCD监视器上不需PCB板，降低了成本并增加了成品可靠性。该公司已指定它为智能面板上的控制器技术。除了可编程TCON之外，该单片LCD面板控制器还有其它先进特性，如：全集成的三重ADC和PLL、极可靠的DVI接收器、高带宽数字内容保护、片上微控制器、内置高级OSD控制器、真色彩数字颜色控制、实时恢复以及高质量抖动。gm5115采用208脚FOFP封装，批量报价在19.85～29.85美元之间。

当今，国际上几乎所有的半导体厂商及其相关领域的高科技公司都在进军SOC及其应用产品市场。除了上述介绍的近十来个公司外，还有不少像TI、NEC、夏普、Actel这样著名的公司，而且众多高技术中小型公司（如Virage逻辑公司、Sequenc设计公司、Dolphin Integration SA公司、RaisonanceSA公司等）都在以自己的方式进入SOC市场。这就充分说明了SOC技术已成为当今微电子技术的主流，同时也使传统的离散标准器件的组合设计技术面临着巨大的挑战。从目前SOC技术的发展趋势和SOC技术本身所具有的技术内含分析可得出，传统的离散标准器件的组合设计技术和方法必将在不久的将来被SOC技术和方法所取代。这种趋势显然对国内目前微电子及其相关工业提出挑战，同时也给我们提供了难得的发展机遇。尽管SOC技术已逐渐成为当今微电子技术的主流，但毕竟其出现的时间不是很长。尤其是可编程SOC技术出现也仅是近一年的事。那么，SOC技术将给我们带来什么样的新机会呢？当前，在制造SOC芯片方面不是我们的优势，因此我们就必须从其它方面着手。笔者认为我们的机遇在如下4个方面：SOC的EDA工具算法研究与实现、SOC的核心技术IP的研究与实现、关键电子信息产品核心SOC技术开发与实现、SOC技术应用产品的开发研制。从现状而言，笔者认为应先从后两项工作入手，然后在工作的进程中逐步进入前两项工作。从前面的介绍可以体会到，目前的

可编程SOC芯片及其相关的开发平台都提供了比较理想的SOC技术应用的开发工具套件，这些套件不仅具有一般的编辑、仿真、调试及验证功能，而且还针对不同应用提供了丰富的IP软核，因此，借助这些工具和芯片所提供的技术和方法，可很容易进入SOC技术的应用领域，进行电子信息产品核心SOC技术和SOC技术应用产品开发，从而很快地与国外相应领域的SOC技术同步发展。更为重要的是可使我们尽快地进入SOC所面对的市场，从SOC技术获得效益，再进一步投入SOC技术研究与开发，从而形成良性循环。在此基础上，我们就可以全面介入SOC技术所涉及的所有领域，全面地与国际同步发展。

我国是一个人力智能大国，又是市场巨大的发展中国家，具有在这次机遇中崭露头角、作出成绩的条件。在传统的离散标准器件组合的技术时代，由于我们很少有机会进入IC设计，在很多领域失去了机会。随着SOC技术时代的来临，尤其是可编程或可配置的SOC技术出现，使我们有机会进入构造芯片内部结构的领域。我们千万不能错过也不应该错过这次机会，应当利用我们的聪明才智，做出富有特色的创新产品来！

３ＳＯＣ技术发展趋势

SOC技术自从其出现到现在，已受到了人们的

极大关注。由于其在保证产品设计质量、减少技术风险、缩短设计周期、争取早日上市方面是以往的技术无法比拟的，因此倍受半导体厂商、产品开发者的欢迎。众多厂商及开发者对其进行前所未有的推动，使其在技术、方法和应用方面取得令人瞩目的进步，但离其完善的地步尚存在许多问题。目前，面临的主要问题有如下几个方面：① 在芯片方面，不只是把功能复杂的若干个数字逻辑电路放在同一芯片上做成一个完整的单片数字系统，而且在芯片上也应包括其它类型的电子功能器件，如模拟器件和专用存储器。在某些应用中，可能还会扩大一些，包括射频器件甚至MEMS等，通常系统级芯片应当在单片上包括数字系统和模拟电子器件。② 设计复用方面，可重复使用的即插即用的IP，能在任何地方构成庞大的片上系统（SOC）设计，然而由于同种类型IP核的丰富多样，使得IP复用面临着巨大的挑战。从现实出发，半导体公司正在从事基于平台设计（Platform-Based Design，简称PBD），以及作为SOC中IP复用更为实际的解决方案。③ 设计工具方面，由于各个厂家基于自己的

Microcontrol

lers & Embedded Systems

11