基于Garfield芯片的应用系统设计

论文题目: 基于Garfield芯片的应用系统设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 李建昌

导师: 陆生礼

关键词: 嵌入式系统,低成本,软硬件协同设计,信号完整性

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 嵌入式系统芯片的开发和产业化不但需要向用户提供高质量的芯片,还应当提供基于该芯片的高质量的系统解决方案,进而提高芯片的核心竞争力。本课题主要研究基于自主研发的一款SOC——Garfield芯片的低成本应用系统解决方案。该设计选取手持终端设备作为设计对象,推出具有播放MP3、录音、学习、娱乐和网络互连等功能的应用系统,给出总体方案。依据该方案,围绕低成本指标,对系统的各功能模块进行多方案的分析和比较;阐述了选用元器件的理由,给出基本电路、存储器电路、录音和放音电路、显示电路和通信电路的详细设计、实现细节以及基本电路的调试方法等;分析了Garfield芯片各个模块的硬件接口特性和AC’97、MMC等协议的特殊要求,根据外围模块芯片的特性和要求,设计了精简高效的NAND FLASH、AC’97、MMC、LCD和UART驱动软件,给出了软件流程和部分重要代码,介绍了软硬件协同设计和调试的方法,结合文件系统和NAND FLASH的特性对操作系统的Boot loader(启动)过程作了特别说明。结合测试芯片过程中出现的延时、串扰、电磁兼容等信号完整性问题,根据实际经验作出定性分析,提出一些经济适用的设计原则,依据这些原则设计了Garfield芯片的应用系统,借助Protel99SE完成系统原理图和PCB的设计。系统在ASIX OS上运行工作频率达75MHz,总体成本只有450元左右。该系统设计始终面向应用和市场,从IC设计基本功能验证之初到最终应用,时刻牢牢把握市场应用为目的和宗旨。意义在于形成了从系统的角度去定义SOC、去设计SOC、去促进SOC开发的设计流程。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 项目背景

1.2 项目工作及意义

1.3 本文结构

第二章 系统方案设计

2.1 消费对象

2.2 系统特色和功能

2.3 系统性能、外观要求

2.4 成本控制

2.5 系统总体结构

第三章 系统硬件设计

3.1 基本电路设计

3.1.1 电源系统设计

3.1.2 复位电路设计

3.1.3 时钟电路设计

3.1.4 JTAG 接口电路设计

3.2 存储器系统设计

3.2.1 系统要求和特点

3.2.2 系统存储器的选用及其应用电路设计

3.2.3 MMC 接口电路设计

3.3 录放音电路设计

3.3.1 AC’97 codec 的选择

3.3.2 AC’97 codec 电路设计

3.4 显示电路设计

3.5 通信电路设计

3.5.1 UART 和IrDA 电路设计

3.5.2 USB 接口电路设计

3.6 基本电路调试

3.6.1 电源、时钟及复位电路的调试

3.6.2 Garfield 及JTAG 接口电路的调试

3.6.3 SDRAM 的调试

3.7 本章小结

第四章 驱动软件设计及系统软硬件协同调试

4.1 驱动软件作用及UART 与LCD 电路调试

4.1.1 驱动软件在系统中的地位和作用

4.1.2 UART 驱动软件及其电路调试

4.1.3 LCD 驱动软件及其接口电路的调试

4.1.4 USB 电路的调试事项

4.2 NAND FLASH 驱动及其电路调试

4.2.1 NAND FLASH 的读写访问方式

4.2.2 精简NAND FLASH 驱动

4.2.3 Nand Flash 驱动和文件系统接口

4.2.4 从NAND FLASH 启动的流程

4.3 AC’97 驱动及其电路调试

4.3.1 Garfield 芯片关于AC97 模块的定义

4.3.2 AC97 模块的驱动软件流程

4.3.3 配置AC97 模块的注意事项

4.3.4 运行驱动软件的硬件调试

4.4 MMC 卡的驱动及其电路调试

4.4.1 MMC 卡的组织结构

4.4.2 MMC 卡的读写要求和命令格式

4.4.3 MMC 卡的初始化和读写流程

4.4.4 MMC 卡电路的读写测试

4.5 本章小结

第五章 信号完整性、系统可靠性设计

5.1 延迟、反射等的分析和处理

5.1.1 延迟的分析和处理

5.1.2 反射的分析和处理

5.1.3 串扰和同步切换噪声(SSN)的抑制方法

5.2 GARFIELD系统电磁兼容性设计

5.2.1 Garfield 系统电磁干扰分析

5.2.2 Garfield 系统的抗干扰原理设计和PCB 设计

5.2.3 Garfield 系统的PCB 布局和布线

5.3 GARFIELD系统的可靠性设计及PCB 设计原则和要求

5.4 本章小结

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

附录

附录 A Micron、Hynix、ISSI 和 Winbond等厂商 SDRAM 的各种工况时的 工作电流比较

附录 B 三种 AC’97 codec 芯片功能比较

附录 C 本系统与其他系统的性能比较

附录 D UART 驱动软件代码

附录 E LCD 驱动软件代码

附录 F 本人设计的基于GARFIELD 的应用系统

研究生期间论文发表

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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• [7].基于PC+ASTRO的深亚微米布局布线流程研究[D]. 周凤亭.东南大学2005
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