淺談使用可定制微控制器高效開發(fā)系統(tǒng)級芯片 (SoC)

　　以FPGA為基礎的仿真板

　　圖4：可定制微控制器的仿真板架構

　　設計流程的一個關鍵步驟是在仿真板 （見圖4） 對硬件以及至少底層軟件進行仿真。該仿真板包括完整的內存、標準接口和網絡連接，以及可按應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接口的單芯片來實現(xiàn)。

　　-使用高密度的FPGA仿真MP模塊，包括內嵌存儲器和外部I/O。

　　-采用FPGA配置存儲器為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連接到擴展板上不同類型的內存，如SDRAM、移動DDRAM、猝發(fā)Cellular RAM、NOR閃存、NAND閃存等。這些存儲器將加載應用軟件和應用數(shù)據(jù)集。

　　-所有標準接口 （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，因此可以對器件的外部接口和聯(lián)網/通信鏈路進行全方位的測試和調試。

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

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

　　-仿真板配有JTAG仿真器 （ICE） 端口；通過該端口可用帶有JTAG-to-USB的接口和標準開發(fā)工具對ARM核及其外設進行驗證。

　　-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FPGA的內部信號進行跟蹤和分析。

　　這種MCU/FPGA組合可以接近最終器件的工作頻率運行。這樣就能完成器件的即時性測試，包括平臺中的MCU和各種標準接口、MP模塊中實現(xiàn)的各種功能，以及到目前為止已開發(fā)的所有軟件。這種測試至少涵蓋了如下測試對象：設備驅動程序、操作系統(tǒng)端口，以及用于控制MP模塊各種功能的應用代碼模塊。而更改器件的軟/硬件單元無需任何額外成本。

　　結論

　　可定制微控制器是特定應用系統(tǒng)級芯片的高效開發(fā)平臺。其設計流程能夠解決系統(tǒng)級芯片設計的大多數(shù)問題，而且開發(fā)成本較低、風險較小，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和設計流程由愛特梅爾的CAP 可定制微控制器系列所實現(xiàn)。