SoC架構(gòu)下片上總線的研究與設(shè)計.pdf

1、SoC (System On a Chip)又稱為片上系統(tǒng)，是指將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器（或片外存儲器接口）集成在單一芯片上。SoC的典型結(jié)構(gòu)一般由單個或多個高性能的CPU/DSP來擔(dān)當(dāng)主控制器或軟件處理單元，并利用總線方式來連接各個功能IP。在這種結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)片上總線是連接主控與各個功能IP之間的紐帶和橋梁。因此片上總線架構(gòu)和工作模式以及工作時序都會極大地影響SoC系統(tǒng)的運行效率。同時，對SoC系統(tǒng)中IP集成和可重用

2、的需求，也使得性能優(yōu)越的總線架構(gòu)已成為SoC設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。 本文以國家863計劃重大專項高清晰度數(shù)字電視（HDTV) SoC平臺項目為背景，重點研究了高清晰度數(shù)字電視SoC系統(tǒng)中片上總線的選型，提出了HDTV SoC系統(tǒng)中總線架構(gòu)的解決方案，并對總線進行了性能優(yōu)化。 首先，文章在研究了目前SoC設(shè)計的基礎(chǔ)上，介紹了幾種典型的SoC設(shè)計架構(gòu)，重點說明了設(shè)計中如何根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的實際需要選擇合適的片上總線，并配合系統(tǒng)內(nèi)

3、的其它功能模塊完成既定目標(biāo)功能。 然后，說明了HDTV SoC作為機頂盒內(nèi)解碼芯片與一般SoC系統(tǒng)的相關(guān)性及其特點。根據(jù)HDTV SoC的自身特點以及設(shè)計要求，系統(tǒng)選用了以一個主設(shè)備控制多個從設(shè)備的星型總線（X-Bus）結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一主多從星型拓撲結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了適合于HDTV SoC多核系統(tǒng)的總線架構(gòu)解決方案。在HDTV SoC系統(tǒng)的設(shè)計過程中，由于采用了內(nèi)核復(fù)用技術(shù)，因此在雙處理器或多處理器之間往往存在著復(fù)雜的接口邏輯和時序關(guān)系

4、，所以在完成SoC系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計之后，必須且首先要進行片上總線時序的驗證以及相關(guān)路徑的時序優(yōu)化。本文依據(jù)X-Bus總線和HDTV SoC系統(tǒng)的特性，提出了插入流水線并重新劃分系統(tǒng)模塊的方法來改善SoC系統(tǒng)的時序性能，以確保系統(tǒng)的性能驗證和功能實現(xiàn)的順利完成。 最后，文章詳細分析和討論了有關(guān)時序驗證和優(yōu)化實現(xiàn)的結(jié)果，其結(jié)果表明所提出的系統(tǒng)架構(gòu)的解決方案以及時序優(yōu)化措施都具有良好性能以及適用的可行性。 經(jīng)過總線的選型和性能

5、優(yōu)化，X-Bus總線可作為一種完全滿足HDTV SoC系統(tǒng)所有既定要求的理想的總線結(jié)構(gòu)。經(jīng)過優(yōu)化后的總線可保證系統(tǒng)驗證和實現(xiàn)的正確完成，使得HDTV SoC作為一個多核系統(tǒng)能夠正確高效地完成雙處理器之間的通信。 采用針對HDTV SoC系統(tǒng)而優(yōu)化的X-Bus總線，HDTV SoC系統(tǒng)正確地實現(xiàn)了各模塊的內(nèi)部互連，實現(xiàn)了既定功能。驗證板的驗證也表明了該系統(tǒng)具備對基于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)編碼的數(shù)字電視信號的實時解碼能力，系統(tǒng)工作頻率達