微處理器、微控制器技術(shù)
發(fā)布時間:2011/9/30 17:33:21 訪問次數(shù):751
以微處理器(MPU)和微控制器(MCU,又稱單片機)為核心的電子系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單,修改方便,通用性強的突出優(yōu)點,適合于系統(tǒng)比較復(fù)雜,時序狀態(tài)比較多的應(yīng)用場合,其設(shè)計流程如下。 AB01859ACAA
(1)確定任務(wù),完成總體設(shè)計
確定系統(tǒng)功能指標,編寫設(shè)計任務(wù)書;確定系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件與軟件子系統(tǒng)劃分,分別畫出硬件與軟件子系統(tǒng)的方框圖。
(2)硬件、軟件設(shè)計與調(diào)試
按模MPU/MCU、軟件設(shè)計,力求標準化、模塊化,可靠性高和抗干擾能力強,選擇合適類型的MPU/MCU,特別注意MPU/MCU的位寬是8位、16位或32位,以便選擇相應(yīng)的外圍(3)器件。當然,還要有開發(fā)系統(tǒng)和測試儀器,以便進行硬件和軟件的調(diào)試。
(3)系統(tǒng)總調(diào)、性能測試
將調(diào)試好的硬件和軟件裝配到系統(tǒng)樣機中,進行整機總體聯(lián)調(diào)。若有問題,則還需回到上一步重新檢查。在排除硬件和軟件故障后,可進行系統(tǒng)的性能指標測試。
以PLD為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖I.l所示。由圖可見,其設(shè)計流程與以標準數(shù)字集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程相似,下面僅就不同部分進行闡述。
(二)通過EDA軟件進行設(shè)計輸入
PLD的設(shè)計軟件很多,通常這些軟件都可以用原理圖輸入、HDL語言描述(包括AHDL、Verilog HDL和VHDL)、EDIF網(wǎng)表輸入及波形輸入等幾種方式。
(2)選擇器件
對于PLD而言,器件選擇主要是考慮選用CPLD還是FPGA的問題。除此以外,對具體芯片的選擇,還應(yīng)有如下考慮。 ①芯片的速度。PLD產(chǎn)品通常有高速系列和低速系列,每個系列中還分成許多等級,應(yīng)先根據(jù)設(shè)計的要求確定合適的系列或等級。一般情況下,對于CPLD,可直接按照手冊上的參數(shù)選。粚τ贔PGA,因延時不可預(yù)測,還應(yīng)留有一定的裕量。
②芯片的規(guī)模。應(yīng)先對要完成的電路或系統(tǒng)所需的設(shè)備量進行估計,如大致計算一下所用的觸發(fā)器的個數(shù),并據(jù)此選擇合適的芯片型號。須注意:對CPLD內(nèi)部資源的使用通常不得超過80%,否則布線很難通過。一般情況下,對CPLD資源的利用率在50%左右為最佳;而對于FPGA.同樣因為對內(nèi)部安排更難掌握,所以還要放寬。
③1/O數(shù)與器件封裝。應(yīng)先對所需完成的電路或系統(tǒng)所需的引腳數(shù)進行統(tǒng)計,并據(jù)此選擇合適的芯片型號。復(fù)雜系統(tǒng)所需要的引腳數(shù)往往很多,而不同封裝的芯片,其引腳數(shù)是確定的,在選擇時仍然需要留出一定的裕量。因為,在設(shè)計過程中常常會因方案考慮不周或其他原因而需要增加系統(tǒng)的端口。在封裝形式上也要加以考慮,常用封裝形式有PLCC、TOFP、POFP、RQFP、PGA等,其中PLCC的引腳數(shù)較少,但可以使用插座。也就是說,在使用過程中,如果芯片損壞,可以方便地更換。引腳數(shù)大于100的必須使用其他封裝形式,這些封裝形式都屬于表面貼裝,一般需專門的設(shè)備才能焊在印制板上,如有損壞通常不易更換,所以在確定方案時應(yīng)慎重,必要時可將一個系統(tǒng)用數(shù)塊芯片實現(xiàn)。
(3)設(shè)計編譯
設(shè)計編譯主要是將設(shè)計輸入的原理圖、語言描述、網(wǎng)表等轉(zhuǎn)化為PLD開發(fā)軟件內(nèi)部的各種文件、適配、邏輯的綜合、器件的裝入、延時信息的提取等。
(4) PLD時序和功能仿真
功能仿真可以用來驗證設(shè)計項目的邏輯功能是否正確。時序仿真則將編譯產(chǎn)生的延時息力口入到設(shè)計中,進行布局布線后的仿真,這是與實際器件工作時情況基本相同的仿真。
(5)器件編程
器件編程是指將器件插在系統(tǒng)目標板上,由編程軟件通過下載電纜直接對器件編程的方法(器件編程又稱燒錄)。除了單獨編程,CPLD/FPGA器件都具有在系統(tǒng)編程的接口,如JTAG接口等。
(6) PLD在線調(diào)試
調(diào)試的目的是檢查編程的信息是否正確,如測試無誤,即可將PLD器件加入到系統(tǒng)總體調(diào)試中。 AB16C540-205
以微處理器(MPU)和微控制器(MCU,又稱單片機)為核心的電子系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單,修改方便,通用性強的突出優(yōu)點,適合于系統(tǒng)比較復(fù)雜,時序狀態(tài)比較多的應(yīng)用場合,其設(shè)計流程如下。 AB01859ACAA
(1)確定任務(wù),完成總體設(shè)計
確定系統(tǒng)功能指標,編寫設(shè)計任務(wù)書;確定系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件與軟件子系統(tǒng)劃分,分別畫出硬件與軟件子系統(tǒng)的方框圖。
(2)硬件、軟件設(shè)計與調(diào)試
按模MPU/MCU、軟件設(shè)計,力求標準化、模塊化,可靠性高和抗干擾能力強,選擇合適類型的MPU/MCU,特別注意MPU/MCU的位寬是8位、16位或32位,以便選擇相應(yīng)的外圍(3)器件。當然,還要有開發(fā)系統(tǒng)和測試儀器,以便進行硬件和軟件的調(diào)試。
(3)系統(tǒng)總調(diào)、性能測試
將調(diào)試好的硬件和軟件裝配到系統(tǒng)樣機中,進行整機總體聯(lián)調(diào)。若有問題,則還需回到上一步重新檢查。在排除硬件和軟件故障后,可進行系統(tǒng)的性能指標測試。
以PLD為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖I.l所示。由圖可見,其設(shè)計流程與以標準數(shù)字集成電路為核心的電子系統(tǒng)設(shè)計流程相似,下面僅就不同部分進行闡述。
(二)通過EDA軟件進行設(shè)計輸入
PLD的設(shè)計軟件很多,通常這些軟件都可以用原理圖輸入、HDL語言描述(包括AHDL、Verilog HDL和VHDL)、EDIF網(wǎng)表輸入及波形輸入等幾種方式。
(2)選擇器件
對于PLD而言,器件選擇主要是考慮選用CPLD還是FPGA的問題。除此以外,對具體芯片的選擇,還應(yīng)有如下考慮。 ①芯片的速度。PLD產(chǎn)品通常有高速系列和低速系列,每個系列中還分成許多等級,應(yīng)先根據(jù)設(shè)計的要求確定合適的系列或等級。一般情況下,對于CPLD,可直接按照手冊上的參數(shù)選。粚τ贔PGA,因延時不可預(yù)測,還應(yīng)留有一定的裕量。
②芯片的規(guī)模。應(yīng)先對要完成的電路或系統(tǒng)所需的設(shè)備量進行估計,如大致計算一下所用的觸發(fā)器的個數(shù),并據(jù)此選擇合適的芯片型號。須注意:對CPLD內(nèi)部資源的使用通常不得超過80%,否則布線很難通過。一般情況下,對CPLD資源的利用率在50%左右為最佳;而對于FPGA.同樣因為對內(nèi)部安排更難掌握,所以還要放寬。
③1/O數(shù)與器件封裝。應(yīng)先對所需完成的電路或系統(tǒng)所需的引腳數(shù)進行統(tǒng)計,并據(jù)此選擇合適的芯片型號。復(fù)雜系統(tǒng)所需要的引腳數(shù)往往很多,而不同封裝的芯片,其引腳數(shù)是確定的,在選擇時仍然需要留出一定的裕量。因為,在設(shè)計過程中常常會因方案考慮不周或其他原因而需要增加系統(tǒng)的端口。在封裝形式上也要加以考慮,常用封裝形式有PLCC、TOFP、POFP、RQFP、PGA等,其中PLCC的引腳數(shù)較少,但可以使用插座。也就是說,在使用過程中,如果芯片損壞,可以方便地更換。引腳數(shù)大于100的必須使用其他封裝形式,這些封裝形式都屬于表面貼裝,一般需專門的設(shè)備才能焊在印制板上,如有損壞通常不易更換,所以在確定方案時應(yīng)慎重,必要時可將一個系統(tǒng)用數(shù)塊芯片實現(xiàn)。
(3)設(shè)計編譯
設(shè)計編譯主要是將設(shè)計輸入的原理圖、語言描述、網(wǎng)表等轉(zhuǎn)化為PLD開發(fā)軟件內(nèi)部的各種文件、適配、邏輯的綜合、器件的裝入、延時信息的提取等。
(4) PLD時序和功能仿真
功能仿真可以用來驗證設(shè)計項目的邏輯功能是否正確。時序仿真則將編譯產(chǎn)生的延時息力口入到設(shè)計中,進行布局布線后的仿真,這是與實際器件工作時情況基本相同的仿真。
(5)器件編程
器件編程是指將器件插在系統(tǒng)目標板上,由編程軟件通過下載電纜直接對器件編程的方法(器件編程又稱燒錄)。除了單獨編程,CPLD/FPGA器件都具有在系統(tǒng)編程的接口,如JTAG接口等。
(6) PLD在線調(diào)試
調(diào)試的目的是檢查編程的信息是否正確,如測試無誤,即可將PLD器件加入到系統(tǒng)總體調(diào)試中。 AB16C540-205
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