淺談使用可定制微控制器高效開發(fā)系統(tǒng)級(jí)芯片 (SoC)

　　以FPGA為基礎(chǔ)的仿真板

　　圖4：可定制微控制器的仿真板架構(gòu)

　　設(shè)計(jì)流程的一個(gè)關(guān)鍵步驟是在仿真板 （見圖4） 對(duì)硬件以及至少底層軟件進(jìn)行仿真。該仿真板包括完整的內(nèi)存、標(biāo)準(zhǔn)接口和網(wǎng)絡(luò)連接，以及可按應(yīng)用要求配置的其它附加連接。具體包括：

　　-器件固定功能部分用帶外接FPGA接口的單芯片來實(shí)現(xiàn)。

　　-使用高密度的FPGA仿真MP模塊，包括內(nèi)嵌存儲(chǔ)器和外部I/O。

　　-采用FPGA配置存儲(chǔ)器為MP模塊保存編譯好的HDL代碼。

　　-外部總線接口 （EBI） 和FPGA的外接I/O連接到擴(kuò)展板上不同類型的內(nèi)存，如SDRAM、移動(dòng)DDRAM、猝發(fā)Cellular RAM、NOR閃存、NAND閃存等。這些存儲(chǔ)器將加載應(yīng)用軟件和應(yīng)用數(shù)據(jù)集。

　　-所有標(biāo)準(zhǔn)接口 （CAN、USB、Ethernet、I2S、AC97、ADC、MCI等） 都通過收發(fā)器/物理層/編解碼協(xié)議層與外部連接，因此可以對(duì)器件的外部接口和聯(lián)網(wǎng)/通信鏈路進(jìn)行全方位的測(cè)試和調(diào)試。

　　-圖形用戶界面 （GUI） 的所有部件都連接到相應(yīng)的板上器件或接口，比如LCD、鍵盤、觸摸屏接口等。這樣就可在板上完成GUI基本接口的測(cè)試。

　　-仿真板提供外部并行I/O （PIO） 和FPGA I/O，用于連接特定應(yīng)用的外接器件，以及實(shí)現(xiàn)非標(biāo)接口。剩余的FPGA I/O也可用于驗(yàn)證。

　　-仿真板配有JTAG仿真器 （ICE） 端口；通過該端口可用帶有JTAG-to-USB的接口和標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具對(duì)ARM核及其外設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。

　　-仿真板還配有FPGA JTAG端口；通過該端口可用FPGA廠家提供的工具對(duì)FPGA的內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行跟蹤和分析。

　　這種MCU/FPGA組合可以接近最終器件的工作頻率運(yùn)行。這樣就能完成器件的即時(shí)性測(cè)試，包括平臺(tái)中的MCU和各種標(biāo)準(zhǔn)接口、MP模塊中實(shí)現(xiàn)的各種功能，以及到目前為止已開發(fā)的所有軟件。這種測(cè)試至少涵蓋了如下測(cè)試對(duì)象：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)端口，以及用于控制MP模塊各種功能的應(yīng)用代碼模塊。而更改器件的軟/硬件單元無需任何額外成本。

　　結(jié)論

　　可定制微控制器是特定應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)芯片的高效開發(fā)平臺(tái)。其設(shè)計(jì)流程能夠解決系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)的大多數(shù)問題，而且開發(fā)成本較低、風(fēng)險(xiǎn)較小，并能提高硬件制備和軟件開發(fā)的首次成功率。而本文所描述的架構(gòu)和設(shè)計(jì)流程由愛特梅爾的CAP 可定制微控制器系列所實(shí)現(xiàn)。