什么是嵌入式SoC

　　SoC是System on Chip的縮寫，直譯是“芯片級(jí)系統(tǒng)”，通常簡(jiǎn)稱“片上系統(tǒng)”。因?yàn)樯婕?到“Chip”，SoC身上也會(huì)體現(xiàn)出“集成電路”與“芯片”之間的聯(lián)系和區(qū)別，其相關(guān)內(nèi)容包括 集成電路的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試等等。跟“芯片”的定義類似，嵌 入式SoC更強(qiáng)調(diào)的是一個(gè)整體，在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，給它的定義為：由多個(gè)具有特定功能的集 成電路組合在一個(gè)模塊上形成的系統(tǒng)或產(chǎn)品，其中包含完整的硬件系統(tǒng)及其承載的嵌入式軟件。

　　嵌入式SoC有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一是硬件設(shè)計(jì)難度大；二是軟件比重大，需要進(jìn)行軟 硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。舉個(gè)例子，比如城市相比農(nóng)村的優(yōu)勢(shì)很明顯：配套齊全、交通便利、效率高。 嵌入式SoC也有類似特點(diǎn)：在單個(gè)模塊上集成了更多配套的電路，節(jié)省了集成電路的面積，也 就節(jié)省了成本，相當(dāng)于城市的能源利用率提高了；片上互聯(lián)相當(dāng)于城市的快速道路，高速、低 耗，原來(lái)分布在電路板上的各器件之間的信息傳輸，集中到同一個(gè)模塊中，相當(dāng)于本來(lái)要坐長(zhǎng) 途汽車才能到達(dá)的地方，現(xiàn)在已經(jīng)挪到城里來(lái)了，坐一趟地鐵或BRT就到了，這樣明顯速度快 了很多；城市的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，更具有競(jìng)爭(zhēng)力，而嵌入式SoC上的軟件則相當(dāng)于城市的服務(wù)業(yè) 務(wù)，不單硬件好，軟件也要好；同樣一套硬件，今天可以用來(lái)做某件事，明天又可以用來(lái)做另 一件事，類似于城市中整個(gè)社會(huì)的資源配置和調(diào)度、利用率方面的提高。可見(jiàn)嵌入式SoC在性 能、成本、功耗、可靠性，以及生命周期與適用范圍各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　5.1.1嵌入式SoC設(shè)計(jì)思想

　　在嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)技術(shù)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往非常復(fù)雜，一般需要學(xué)習(xí)和了解非常多的技 術(shù)相關(guān)知識(shí)，且需求、設(shè)計(jì)、修改一變則設(shè)計(jì)重來(lái)，牽一發(fā)而動(dòng)全身。

　　模塊化設(shè)計(jì)是嵌入式SoC的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思想，嵌入式SoC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用電子系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì) 思想就是實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。用戶只須根據(jù)需要選擇并更換各部分模塊和嵌入結(jié)構(gòu)，就 能實(shí)現(xiàn)所需要的目標(biāo)，而不必花時(shí)間熟悉特定的電路開(kāi)發(fā)技術(shù)。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是系統(tǒng)能 更接近理想系統(tǒng)，更容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　5.1.2嵌入式SoC設(shè)計(jì)重用技術(shù)

　　嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越復(fù)雜化，且底層硬件驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如果從 底層的寄存器操作開(kāi)始，一步一步地構(gòu)建整個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，必須投入大量的資金、人員和時(shí)間才 有可能保證系統(tǒng)的可靠性，因此復(fù)雜的嵌入式產(chǎn)品推薦不要一切從頭開(kāi)始，要將設(shè)計(jì)建立在較 高的層次之上。將更多的模塊技術(shù)復(fù)用，只有這樣，才能較快地完成設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)成功，快 速滿足市場(chǎng)需求。

　　時(shí)間、成本、市場(chǎng)

　　圖5-1 SoC軟件開(kāi)發(fā)方式

　　嵌入式SoC設(shè)計(jì)再利用是建立在模塊（CORE）基礎(chǔ)上的，它是將己經(jīng)驗(yàn)證好的復(fù)雜嵌 入式軟硬件系統(tǒng)，以便后續(xù)的設(shè)計(jì)利用。嵌入式SoC通常由兩部分組成，一部分稱為硬件模塊 化，具有復(fù)雜的，高性能的嵌入式處理的系統(tǒng)和特定功能，并被穩(wěn)定性驗(yàn)證過(guò)，可被新設(shè) 計(jì)作為特定的功能模塊直接調(diào)用。另外一部分是固件（firm core），是在固件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，如圖5-1所示，開(kāi)發(fā)工程師告別操作寄存器的開(kāi)發(fā)模式，不需要了解ARM硬件功能，只需調(diào)用 底層硬件驅(qū)動(dòng)程序、OS、GUI、FAT文件管理系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議棧、CAN-bus高層協(xié)議。..。..等固件的API函數(shù)，即可快速地開(kāi)發(fā)出一個(gè)穩(wěn)定、可靠的產(chǎn)品，這就是嵌入式SoC設(shè)計(jì)重用技術(shù) 所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

　　5.2跳過(guò)“0”階段設(shè)計(jì)

　　企業(yè)的愿望和苦惱就是建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣可以規(guī)避從“階段0” 起步開(kāi)始設(shè)計(jì)軟硬件所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)楫a(chǎn)品開(kāi)發(fā)失敗不僅伴隨著痛苦，而且?guī)?lái)的損失也是 巨大的。實(shí)踐證明，只有全新思維的變革才能達(dá)到脫胎換骨的效果，那就是只做買不到的技術(shù)！

　　如果什么都自己做，勢(shì)必為此而付出巨大的代價(jià)，因?yàn)槲覀儾⒎歉鱾€(gè)方面的。與此同時(shí)， 企業(yè)與其花大量的金錢和時(shí)間去開(kāi)發(fā)若干年后未必的基礎(chǔ)工作，不如花較少的錢直接去購(gòu) 買目前的產(chǎn)品和技術(shù)。

　　針對(duì)快速發(fā)展的嵌入式工控市場(chǎng)，廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司推出了高性價(jià)比的 TinyARM、MiniARM系列嵌入式工控模塊，基于CortexTM-A8處理器的EPC/EPCM系列工控主板與數(shù)據(jù)采集板卡，將ARM系統(tǒng)、以太網(wǎng)/CAN/USB控制器、電子硬盤等功能模塊高 度集成于電路板上，提供配套的模塊化電路參考設(shè)計(jì)，且預(yù)裝WinCE、Linux操作系統(tǒng)、移植 底層基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，構(gòu)成了完整的嵌入式SoC智能平臺(tái)。而用戶只需要調(diào)用API函數(shù)，僅需 要幾行程序即可實(shí)現(xiàn)所要的功能。相比傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式，由于用戶減少了 “階段0”的開(kāi)發(fā)， 有效降低研發(fā)成本，并大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，使產(chǎn)品研發(fā)效率至少提高2～4倍，為用戶搶占市 場(chǎng)先機(jī)提供有力保障。