2004年全國嵌入式技術(shù)研討會(huì )觀(guān)感

2004年全國嵌入式技術(shù)研討會(huì )觀(guān)感

摘要：嵌入式技術(shù)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟效益吸引了越來(lái)越多的企業(yè)和個(gè)人的關(guān)注。在2004年全國嵌入式技術(shù)研討會(huì )中，各界學(xué)者交流了嵌入式領(lǐng)域技術(shù)的現狀和發(fā)展趨勢，并對未來(lái)的技術(shù)發(fā)展潮流作了預測，認為在下一個(gè)十年中起主導作用的將是以可編程邏輯和系統芯片為代表的可定制技術(shù)。此外，會(huì )議中還討論了處理器、操作系統等其他嵌入式系統的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：系統芯片 可編程邏輯 嵌入式處理器 嵌入式操作系統

一、綜述

本次嵌入式系統學(xué)術(shù)交流會(huì )主要設計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，嵌入式處理器，可編程邏輯，系統芯片，嵌入式操作系統，嵌入式軟件以及相關(guān)的系統整合開(kāi)發(fā)方法。從會(huì )議主辦方的觀(guān)點(diǎn)看，會(huì )議討論的重點(diǎn)是系統芯片SOC。因此本文著(zhù)重介紹在會(huì )議上得到的對于SOC的現狀及將來(lái)的認識。

二、關(guān)于SOC及SOPC

　　系統芯片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)人員都認為現在乃至將來(lái)的5年，將是SOC迅速發(fā)展并且廣泛應用的黃金時(shí)間。如手機芯片，數碼相機芯片是當前SOC產(chǎn)品的代表例子。在這種芯片上實(shí)現了具體應用所需要的特殊功能，同時(shí)包含處理器、存儲器和一些標準接口，使得電子系統布局更加緊湊，功能更加強大。

　　而我國同時(shí)也在強調IC設計能力的提升， 15家國家試點(diǎn)IC設計機構的啟動(dòng)，表明了國家對于IC設計的投入和觀(guān)點(diǎn)。這些IC設計機構的工作重點(diǎn)也將著(zhù)眼于SOC設計而決不會(huì )是一些簡(jiǎn)單的常用標準IC。微軟亞洲研究院在聘用“深藍之父”許峰雄之后，也開(kāi)始了其IC設計的旅程。

　　隨著(zhù)可編程邏輯器件的迅速發(fā)展，使用可編程邏輯器件進(jìn)行系統設計逐漸成為另一個(gè)趨勢�，F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系列升級到低端Cyclone系列和高端的Statix系列，器件內所包含的邏輯單元已經(jīng)達到數百萬(wàn)門(mén)，時(shí)鐘頻率接近200MHz。同時(shí)其應用軟件也完全淘汰了MaxPlusⅡ而代替以QuatusⅡ SOPC Builder。在嵌入式系統的發(fā)展中，硬件的發(fā)展引領(lǐng)著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，但是這種進(jìn)步必須得到開(kāi)發(fā)軟件的支持才能叫更多的人（我們）直接的感受到技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)好處。

　　為積極開(kāi)發(fā)基于可編程邏輯期間的SOC產(chǎn)品，Altera設計開(kāi)發(fā)了基于其可編程邏輯器件的處理器內核——NIOS系列，目前最新產(chǎn)品是NIOSⅡ，其處理能力接近150MPIS，除較高的處理能力外，Altera還希望在其可編程邏輯中同時(shí)實(shí)現多個(gè)NIOSⅡ，以實(shí)現并行處理提高運算能力。使用SOPC Builder可以方便的開(kāi)發(fā)含有NIOS的可編程邏輯產(chǎn)品，并且提供了大量的標準外設接口，同時(shí)NIOS支持ANSI C標準，還提供了用戶(hù)可重定義的指令系統。

　　Altera并不是銷(xiāo)售量最大的可編程邏輯期間供應商，業(yè)界最大的可編程邏輯期間供應商是Xilinx，因為進(jìn)入中國市場(chǎng)較晚，并且針對學(xué)生的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)規模較小，使得我們對他有一些陌生。目前Xilinx正在依托國防科大實(shí)施其大學(xué)計劃。

　　Xilinx的可編程邏輯中也開(kāi)發(fā)并投產(chǎn)了大量多種類(lèi)的處理器，從高端的PowerPC到低端的8位處理器核應用盡有，處理能力從十幾個(gè)MIPS到200個(gè)MIPS都可以找到。其中PowerPC采用硬核方式嵌入到可編程邏輯中，其高端的Vertex4中包含了兩個(gè)硬核的PowerPC。其中檔32位可編程邏輯處理器同NIOSⅡ處于同一檔次，但由于投放市場(chǎng)較NIOS早半年左右，目前在性能和價(jià)格上均受到NIOSⅡ的強烈沖擊。Xilinx的可編程邏輯產(chǎn)品線(xiàn)跨度更大，覆蓋范圍更廣，邏輯資源已經(jīng)達到500萬(wàn)門(mén)，其雙PowerPC核的處理能力可達400MIPS，已經(jīng)可以同Intel的Xscale媲美。

三、比較幾種流行的SOC技術(shù)

　　除了在可編程邏輯上實(shí)現的系統芯片外，其他一些廠(chǎng)商也把目標瞄準了SOC的市場(chǎng)，也帶來(lái)了一些其它類(lèi)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，積極的發(fā)展自己的SOPC產(chǎn)品。SOPC結合了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)嵌入式處理器內核；

　具有小容量片內高速RAM資源；

　豐富的IP Core資源可供選擇；

　足夠的片上可編程邏輯資源；

　處理器調試接口和FPGA編程接口；

　可能包含部分可編程模擬電路；

　單芯片、低功耗、微封裝。

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

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器及SRAM，以及具有模擬和數字系統功能的可編程陣列器件（即PSOC blocks），并實(shí)現了低成本和小型封裝形式供貨。PSOC包括多種用戶(hù)模塊，與CPLD的宏單元非常相似，這些用戶(hù)模塊也可由設計師隨意配置。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)需使用數字電路或CPU等等）來(lái)處理信號的用戶(hù)模塊。
　　 作為通用的器件，PSOC主要是針對嵌入式系統的應用，包括音頻、無(wú)線(xiàn)、手持、數字通信、互聯(lián)網(wǎng)、控制和消費類(lèi)系統。Cypress 微系統公司將提供PSOC設計工具PSOCDesignerTM，它是支持PSOC器件的一種完整的開(kāi)發(fā)系統開(kāi)發(fā)系統，包括有一個(gè)C編譯器和匯編程序、一個(gè)連接和調試工具、一個(gè)在線(xiàn)仿真器和器件編輯器(Device EditorTM)。

3．CSOC（Configurable System On Chip）

　　CSOC的設計初衷是為了回避SOPC在低出貨量、高靈活性方面的優(yōu)勢，而將工作重點(diǎn)瞄準了高出貨量的ASIC IC市場(chǎng)，因此CSOC的特點(diǎn)也是相似于A(yíng)SIC的，在設計階段比SOPC復雜、成本高，而一旦大批量生產(chǎn)，就可以體現出單件產(chǎn)品價(jià)格低，資源利用率高的優(yōu)勢。

　　從另一個(gè)角度看，目前的CSOC器件主要提供了51系列或者ARM7系列的硬核處理器，以及其它的邏輯模塊，并且可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言編程的方式組織管理原有的ASIC資源，也可以實(shí)現自己的軟核IP，其可編程資源并不比SOPC差。

　　并且，一旦生產(chǎn)廠(chǎng)商發(fā)現市場(chǎng)成熟，可以大量供貨后，可以很輕松的將現有的CSOC設計，轉換成完全的ASIC設計，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，國內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(guān)點(diǎn)。依照牧村定律，電子器件以10年為周期在可定制和專(zhuān)用化之間擺動(dòng)，而從現在到2010年學(xué)者認為之可定制的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。

下一頁(yè)

【全國嵌入式技術(shù)研討會(huì )觀(guān)感】相關(guān)文章：

淺談嵌入式Modem的通信技術(shù)03-18

嵌入式Linux技術(shù)的現狀與發(fā)展動(dòng)向03-19

嵌入式系統中的內存壓縮技術(shù)03-18

嵌入式實(shí)時(shí)系統中斷管理技術(shù)研究03-20

嵌入式Linux系統CGI程序設計技術(shù)03-18

嵌入式計算系統調測方法與技術(shù)綜述03-20

嵌入式系統關(guān)鍵技術(shù)分析與開(kāi)發(fā)應用03-20

嵌入式數據庫典型技術(shù)―SQLite和Berkeley03-18

淺談JNI技術(shù)在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中的應用03-18