|
以網絡通信、軟ruan件jian和he微wei電dian子zi為wei主zhu要yao標biao誌zhi的de信xin息xi產chan業ye的de飛fei速su發fa展zhan,既ji為wei我wo們men提ti供gong了le一yi個ge前qian所suo未wei有you的de發fa展zhan機ji遇yu,也ye營ying造zao了le一yi個ge難nan得de的de市shi場chang與yu產chan業ye環huan境jing。隨sui著zhe電dian子zi工gong業ye中zhong納na米mi技ji術shu的de突tu破po,以yi往wang電dian子zi工gong程cheng師shi們men擅shan長chang的de電dian路lu設she備bei正zheng在zai一yi步bu步bu被beiIC設計所取代。也正是由於這種小型化的趨勢,使得SoC(System on Chip)成為超大規模集成電路(VLSI)的發展趨勢和新世界集成電路的主流。 1 x86構架的SoC 對於計算機的核心—CPU來說,從應用的角度可將其分為主要的三類:x86 CPU、嵌入式CPU和其它高性能CPU。x86 CPU是指PC用的CPU,即x86體係結構的CPU,主要是Intel公司的CPU,也包括AMD和威盛(Cyrix)等公司與其兼容的CPU;嵌入式CPU是指應用了各種小型、專用信息設備裏的CPU,主要是以低價格、低功耗為特征,著名的有ARM、MIPS等公司的CPU;其它高性能CPU是指用於於服務器和超級計算機中的高性能64位CPU,例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。人們常說的“通用CPU”,一般是指x86 CPU。上述所謂“通用”或“專用”的分類都是不大嚴格的,例如ARM公司的CPU是“嵌入式CPU”,但它也非常通用;x86 CPU是“通用CPU”,但它也可以用在嵌入式設備上,而且現在x86 CPU的性能很高,在服務器上也有廣泛的應用。所以,這些分類都是相對的,隻是在一定程序上反映這些CPU的特性。 SoC的出現,尤其是x86構架的SoC擴展了嵌入式係統應用領域,同時也推出了嵌入式操作係統和嵌入式軟件的發展,使得消費類電子產品的應用領域更加寬廣。 實際上,目前SoC已經成為整個IC技術發展的一個主要方向。現在,大家都在談論全球 PC市場發展速度的趨勢、談論所謂的“後PC時代”、談論信息家電。盡管2001年全球半導體產值將衰退20%以上,是半導體產業有史以來最大幅度的負增長,不過SoC技術的應用卻是有增無減。2000年約有40%的ASIC設計使用SoC技術,2001年有60%以上的ASIC設計使用SoC技術,顯然這並不是一個終結數字。
 2 STPC 意法半導體公司(STMicroelectronics,簡稱ST)是最早充分認識到SoC技術對消費電子業意義的芯片製造廠商之一。正是由於ST具有敏銳的洞察力,當然不會放過兼容Intel x86 CPU的SoC市場。1995年,當ST的新風險組織(NVG)意識到越來越多的嵌入式應用需要構建PC結構的平台,而ST也有能力和技術在單一芯片為用戶提供這樣的一個平台時,STPC就誕生了。今天,STPC已經能夠提供從486到PII級的、整合了芯片集的x86構架的SoC。 STPC高度綜合的x86 PC兼容SoC芯片家族中的3個新設備是建立在0.25μm製程技術上的。該技術允許它們提供高度綜合、低能源消耗和低成本。它們是:STPC-ELITE、STPC-CUSTOMER II和STPC ATLAS。其共有的功能如下: *64位、133MHz x86兼容的CPU; *8KB L1高速緩存; *轉移率為720MB/s的64位SDRAM內存控製器; *PC兼容的DMA、中斷、定時控製器; *ISA和PCI總線控製器; *總線控製EIDE控製器; *JTAG測試端口。 每種STPC設備的目標都有不同類型的應用。 ①STPC-ELITE。 STPC-ELITE增加的功能: *16線通用I/O模塊。 ②STPC-CUSTOMER II。典型的應用是Web盒、可訪問Web的TV和TV機頂盒、Web DVD等。 STPC-Customer II增加的功能: *帶有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的圖形加速; *PAL/NTSC TV視頻輸出接口; *視頻輸入端口。 ③STPC ATLAS。帶有CRT或TFT LCD顯示的產品和終端的“上網產品/終端引擎”。典型的應用是Internet終端、瘦型客戶機終端。 STPC ATLAS增加的功能: *帶有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的圖形加速功能; *TFT LCD顯示接口; *視頻輸入端口; *PS/2鍵盤和鼠標; *PC兼容的雙串口和並行端口; *雙USB主機集線器;
3 基於STPC ATLAS的設計應用 正是由於STPC為我們提供了設計PC構架的嵌入式係統的基礎,使得嵌入式應用能夠實現更多的功能。 下文介紹AAEON一款基於STPC ATLAS的半長工控主板的實現。該板卡可工作於各種環境中,通過DoC(Disk on Chip)或者CF卡來完成文件係統運行係統和應用程序。該設備的總體框圖如圖1所示。 一、係統: ·CPU:板載STPC Atlas 133MHz System-on-chip ·係統內存:板載64MB SDRAM ·芯片組:STPC Atlas System-on-chip ·I/O芯片組:Winbond W83977F ·以太網:Realtek 8139DL/8100BL, 10/100Base-Tx RJ-45接口x1, ·BIOS:AWARD 256KB FLASH ROM ·SSD:類型II CompactFlash插座x1,DiskOnChip支持到1GB ·擴展接口:ISA接口,PC/104接頭x1 ·工作溫度:32℉~140℉(0℃~60℃) 二、顯示: ·顯示:支持CRT/LCD同步顯示 ·芯片:STPC Atlas System-on-chip ·內存:共享內存最大可達4MB ·分辨率:CRT: 1024x768@16bpp色 LCD:800x600@18bpp色 ·LCD接口:支持18位TTL TFT LCD 三、I/O: ·MIO:EIDE x 1(PIO-Mode4 x 1), FDD x 1, 鍵盤+鼠標 x 1,RS-232 x 3 , RS-232/422/485 x 1, 並口 x 1 ·IrDA:一個IrDA Tx/Rx頭 ·USB:1個5 x 2針腳支持2個USB1.0端口 ·數字I/O:支持16入或者16出 四、特點及應用領域 由於該板卡提供的是一個較為便利的硬件平台,體積小、結構簡單、功能強大、軟件適用性強。故具有相當的靈活性,即隻需添加少量的設備就可適用於更多的領域。如: 銀行、證券等金融機構和公共網絡接入的櫃台、查詢等業務,同時也可作為網絡終端節點應用於工業控製領域和軍用領域,具有良好的市場前景。 綜上所述,SoC是未來IC的發展方向,尤其是x86構架的SoC更是為嵌入式係統的應用開辟了新的天地。它的發展將推動科學研究、科技發展,並且可以給我們帶來更多具備多樣化功能和多用途的產品。
|