为了应对本钱、尺度、功耗和开发时刻的压力，许多电子产品都建构于体系级芯片（SoC）之上。这个单片集成电路整合了大多数的体系功用。但是，跟着这些器材越来越杂乱，要在有限的时刻里高本钱效益地进行产品开发，已愈趋困难。不过，运用可定制微操控器，已可有用处理这个困扰。
运用根据业界规范、带有片上内存和各种工业规范接口的ARM处理器，再加上面向特定运用
逻辑和非规范接口的金属可编程规划模块（(MP模块)，构成的可定制微操控器是切实可行的SoC开发办法，可以处理上述问题，这个开发办法的特点是：
——选用经过验证的软/硬件模块、较短的金属布局布线的规划时刻，以及并行的软/硬件开发，再加上业界规范ARM架构所供给的广泛支撑，可以缩短规划时刻。
——选用预先现已准备好的根底晶圆，仅针对定制部分增加金属层，可以缩短器材出产制作的时刻。
——大大削减整合特定运用逻辑方面的规划费用，并削减制备制程中所需的光罩数目，可以下降开发本钱。
——仿真板包含了处理器、内存、外围设备和规范接口，并用FPGA来替代MP模块，完结了软/硬件全速并行测验，进步了器材出产制作和软件开发的初次成功率。
可定制微操控器架构
如图1所示，可定制微操控器的根底为工业规范的ARM7或ARM9处理器内核，以及衔接片上SRAM和ROM、外部总线接口和体系外围设备的多层AHB总线矩阵，并可桥接针对体系操控器和低速外围设备的高能效APB。该架构的首要特点是分布式DMA，这种DMA加上由AHB总线矩阵供给的并行数据信道，能为器材供给极高的内部数据带宽。由外围设备到内存的数据传输仅需很少的处理器干涉，因而器材能支撑多个高速内部接口，而不会下降处理器的功用。器材中的MP模块具有多个DMA端口，因而由它完结的专用IP也能获益于这种高速内部带宽。
图1 建根据ARM9的可定制微操控器架构
该架构具有完备的规范外围设备和接口，能满意大多数运用对用户接口、联网/衔接和贮存的要求。此外，在MP模块中还可以完结各种外围设备实例或其它外围设备/接口。
如此一来，该架构完结了杂乱的体系操控器，整合了一切的体系和功率办理功用，可以操控体系的发动和封闭。该操控器具有多个时钟源和外围设备开关操控线，使每个功用构件都能以支撑运用的最小时钟频率运转，也可在不需求时进入搁置形式。因而能尽量下降器材的功耗。
金属可编程模块
如图2所示，金属可编程规划模块(MP模块) 的闸密度与完结器材固定功用部分的规范单元密度挨近。MP模块需求满足的容量来完结第二个ARM处理器内核、一个数字信号处理器 (DSP)、额定的接口以及杂乱逻辑模块，如GPS相关器(correlator)。它还需求一些内部功用和专门的外部衔接，以进步其完结特定运用逻辑的功率。MP模块还需求多个分布式单埠及双埠RAM，并与需求他们的逻辑单元严密耦合。
图2 金属可编程规划模块
可定制微操控器规划/制备流程
如图3所示，可定制微操控器规划流程的方针是要在最短时刻内，以合理的本钱和极高的初次硅和软件成功率，开发针对特定运用的体系级芯片(SoC)，并包含软件和硬件。
图3 可定制微操控器规划流程
软/硬件并行开发：
规划流程调整为合适软/硬件并行开发，克服了体系级芯片开发的首要妨碍之一。
敏捷地把针对特定运用的硬件整合在微操控器渠道上：
专为特定运用而设的硬件以RTL言语规划；这些RTL模块可以整合到现已包含了AHB接口、DMA信道、I/O信道等单元的MP模块代码模板中。
敏捷整合针对特定运用的软件/操作体系与接口/外围设备驱动程序：
渠道上一切接口/外围设备均有驱动程序。这些驱动程序也可作为MP模块中相同接口/外围设备的驱动程序模板。现在现已有许多业界抢先的操作体系被移植到微操控器架构上。将这些软件模块与运用代码模块和用户接口整合起来的作业，可与硬件开发一起进行。
在物理规划/掩模光刻之前进行软/硬件实时仿真：
仿真板运用一个规范芯片完结了MCU渠道，运用FPGA作为MP模块。这样就可以用挨近实在的运转速度来仿真特定运用的硬件和底层软件，并且无需任何本钱就可批改过错。
敏捷完结布线布局，只需针对金属层：
选用老练的布局计划快速完结MP模块的金属层布线布局。
高效、低本钱的掩模光刻：
只需求对器材金属层进行掩模。
快速的制作进程，只需针对金属层：
各特定运用器材的光刻制备以预制的微操控器渠道为起点，只需增加金属层。
以FPGA为根底的仿真板
规划流程的一个关键步骤是在仿真板(见图4) 对硬件以及至少底层软件进行仿真。该仿真板包含完好的内存、规范接口和网络衔接，以及可按运用要求装备的其他附加衔接。详细包含：
——器材固定功用部分用带外接FPGA接口的单芯片来完结。
——运用高密度的FPGA仿真MP模块，包含内嵌内存和外部I/O。
——选用FPGA装备内存为MP模块保存编译好的HDL代码。
——外部总线接口(EBI)和FPGA的外接I/O衔接到扩展板上不同类型的内存，如SDRAM、移动DDRAM、NOR闪存、NAND闪存等。这些内存将加载运用的软件和参阅数据集。
——一切规范接口(CAN、USB、Ethernet、I2S、AC97、ADC、MCI等)都经过收发器/物理层/编译码协议层与外部衔接，因而可以对器材的外部接口和联网/通讯链路进行全方位的测验和调试。
——图画化用户接口(GUI)的一切部件都衔接到相应的板上器材或接口，比方LCD、键盘、触摸屏接口等。这样就可在板上完结GUI根本接口的测验。
——仿真板供给外部并行I/O(PIO)和FPGA I/O，用于衔接特定运用的外接器材，以及完结非标接口。剩下的FPGA I/O也可用于验证。
——仿真板配有JTAG仿真器(%&&&&&%E)埠；经过该端口可用带有JTAG-to-USB的接口和规范开发东西对ARM内核及其外围设备进行验证。
——仿真板还配有FPGA JTAG埠；经过该埠可用FPGA厂家供给的东西对FPGA的内部信号进行盯梢和剖析。
图4 可定制微操控器的仿真板架构
这种MCU/FPGA组合可以挨近终究器材的作业频率运转。这样就能完结器材的实时性测验，包含渠道中的MCU和各种规范接口、MP模块中完结的各种功用，以及到现在为止已开发的一切软件。这种测验至少包括了如下测验目标：设备驱动程序、操作体系端口，以及用于操控MP模块各种功用的运用代码模块，而更改器材的软/硬件单元无需任何额定本钱。
定论
可定制微操控器是特定运用体系级芯片的高效开发渠道，其规划流程可以处理体系级芯片规划的大多数问题，并且开发本钱较低、危险较小，并能进步硬件制备和软件开发的初次成功率。
发布者：小宇
