基于FPSLIC的嵌入式SoC系统研究及应用

论文摘要

SoC是将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上的一个计算机应用系统。将SoC应用于嵌入式系统的设计在当前比较热门,这也是嵌入式系统应用和发展的方向。 本论文着重介绍采用ATMEL公司新推出SoC芯片——FPSLIC来进行对嵌入式SoC系统应用的研究,并且设计出基于此芯片的嵌入式系统——高速数据采集系统。FPSLCI提供了独一无二的软件和硬件设计平台,这使得系统功能的实现无论在软件和硬件都能按照设计的要求,能设计出低功耗、简洁的高速数据采集系统。 FPSLIC就是在基于SRAM的SoC中嵌入AVR MCU内核和FPGA门阵列逻辑。FPSLIC(Field Programmable System Level Integration Circuits)是一个全新架构的产品。一个FPSLIC里有一个一万到四万门的FPGA、一个8bit AVR单片机、一个36KByte SRAM储存器、多种外围设备和现成的接口。其中AVR MCU是芯片的核心,可以将高速数据采集系统的主要控制在此实现,另外应用HDL语言可以在芯片中的FPGA中实现高速数据采集系统前端数据的采样模块,控制A/D模块及与AVR MCU之间的通讯,还有可以将采样数据存储在芯片内部的SRAM中,因此从可行性角度来讲,可以采用此芯片实现高速数据采集系统。另外从设计角度来讲,与传统的设计对比,采用基于此芯片来实现高速数据采集系统,可以将系统的主要模块在一块芯片上来实现,从而达到了简化系统设计,提高系统稳定性和可靠性。因此,从上面几点来讲,对嵌入式SoC系统应用的研究非常有意义。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.1 嵌入式系统义
• 1.1.2 嵌入式系统特点
• 1.2 SoC概述
• 1.2.1 SoC概述
• 1.2.2 IP复用技术
• 1.3 课题的背景
• 第二章 嵌入式SoC技术其应用
• 2.1 嵌入式系统设计方法的分析和说明
• 2.2 基于SoC的嵌入式系统设计方法的分析和说明
• 2.2.1 SoC的特点
• 2.2.2 SoC解决方案
• 2.2.3 嵌入式SoC系统的设计流程
• 第三章 ATMEL FPSLIC器件AT94K的介绍
• 3.1 AT94K简介与特点
• 3.2 FPGA内核
• 3.2.1 FPGA基本结构
• 3.2.2 FPGA时钟和置位／复位
• 3.3 AVR内核
• 3.3.1 AVR中央处理器
• 3.3.2 AVR存储器
• 3.4 AVR对FPGA的控制
• 3.4.1 FPGA Cache Logic
• 3.4.2 AVR对FPGA I／O的选择
• 3.4.3 AVR控制的FPGA I／O中断
• 第四章 基于FPSLIC芯片实现高速嵌入式数据采集系统
• 4.1 系统需求分析
• 4.2 系统设计方案选择
• 4.2.1 两种系统构架方案的设计和论证
• 4.2.2 系统构架的确认
• 4.3 系统设计工具及流程
• 4.3.1 系统设计工具
• 4.3.2 系统设计流程
• 4.4 系统硬件设计
• 4.4.1 最小系统
• 4.4.2 系统主要元件及原理图设计
• 4.5 系统软件及各部分接口设计
• 4.5.1 系统主要功能实现
• 4.5.2 FPGA与A／D转换器的接口设计和现
• 4.5.3 FPGA和SRAM之间的接口设计
• 4.5.4 FPGA与AVR内核的接口设计
• 4.5.5 AVR单片机软件设计
• 4.6 系统具体实现和仿真
• 4.6.1 系统具体实现
• 4.6.2 系统仿真
• 第五章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢