SOPC技术在汽车电子领域的应用
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【 关键词】 ＳＰ 汽车电子 ＯＣ Ｏ 引言 、 设计流程
全 部 内容 ， 除 了 以 处 理 断发展， 现代汽车 逐步 电子化 、 多媒体 化和智能化， 电子技术 的应用越来越广泛 ［］ 专家预测汽车上装用的 电子 １。 装置成本将逐 年提 高， 汽车将 由单纯的机械产 品向高级 的机 电一体化产 品 方 向发展， 成为所谓 的“ 电子汽车 ” 传统 Ｍ Ｕ Ａ Ｉ 。 Ｃ 、Ｓ Ｃ己很难满足汽车电子设 计 灵 活 性 、 定性 、 成 本 、 速 开 发 等 要 求 ， Ｓ Ｐ 稳 低 快 而 Ｏ Ｃ技 术 能 提供 更 高 的 性 能和更多 的功能 ， 成本 更低 、 风险更小 、 灵活性更高 ， 而且在设计后 期更易 变更 ， 甚至可对 己经投入应用的产品进行升级 ， 因此基 于 Ｓ Ｐ ＯＣ技术 将成 为 未来汽车电子设计 的理想解决方案 。 １ Ｓｐ 、０ ｃ简介 Ｓ ｓ ｅ Ｏ ａ Ｐ ｏ ｒ ｍ ａ ］ Ｃ ｉ ， 编 程 片 上 系 统 ［］ 它 是 用 ｙｔｍ ｎ ｒｇａｍｂｅ ｈｐ 可 ２， 可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上， 来用于嵌入式 系统 的研 究和 电子 信 息 处理 。它 是 一 种 特 殊 的 嵌 入 式 系 统 ， 是 片上 系 统 （Ｏ ） 即 由 单 它 ＳＣ ， 个芯 片完成 整个 系统的主要逻 辑功能 ， 但它不 是简单 的 Ｓ Ｃ 是可编程 系 Ｏ， 统 ， 有 灵 活 的 设计 方 式 ， 裁 减 、 扩 充 、 升 级 ， 具 备 软 硬 件 在 系统 可 具 可 可 可 并
特点 。
Ｓ Ｐ 特 点 包 括 ： 少 包 含 一 个 嵌 入 式 处 理 器 内核 ； 有 小 容 量 片 内 Ｏ Ｃ的 至 具 高 速 ＲＭ资源 ：丰 富 的 Ｉ Ｃｒ Ａ Ｐ ｏ ｅ资 源 可 供 选 择 ；足 够 的片 上 可 编 程 逻 辑 资 源 ： 理器调试接 【和 ＦＧ 处 ＿ ＿ ＰＡ编 程 接 口 ： 能 包 含 部 分 可 编 程 模 拟 电路 ； Ｉ 可 单 芯片、 功耗、 低 微封 装 。
工具， ＮＯＩ 对 Ｉ Ｓ Ｉ及 其 外 围 设 备进 行 构 建 ， 该 嵌 入 式 系 统 在 硬 件 结 构 、 使 功 能特点、 资源 占用 等 方 面 全 面 满 足 用 户 系 统设 计 的要 求 。
同时 装 配 和 维 修 的难 度 也 随 之 提 高 。因 此 结 构 相 对 简 单 、 能 集 成 可 靠 的 功
制 程 序 （Ｓ ） ， 构 和 管 路布 置 越 发 复 杂 ， 压 回 路 泄 露 的 隐 患 也 加 大 ， ＥＰ等 结 液
４ ￥Ｐ 、Ｏ Ｃ应用 的发展方 向 １基于 ＦＧ ） Ｐ Ａ嵌 入 Ｉ 核 的应 用 ［］ Ｐ硬 ４ 。这 种 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系 统 是 指 在 Ｆ Ｇ ＰＡ中 预先植入处理 器。这使得 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能 有机地结合在 一起 ， 高效地实现 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统。 ２基于 ＦＧ ） Ｐ Ａ嵌 入 Ｉ Ｐ软 核 的 应 用 。 种 Ｓ Ｐ 这 Ｏ Ｃ系 统 是 指 在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ中植 入 软 核 处 理器 ， ： ＩＳ Ｉ核 等 。用 户 可 以 根 据 设 计 的 要 求 ， 用 相 应 的 Ｅ Ａ 如 ＮＯＩ 利 Ｄ
３ 基于 Ｈ ｒ Ｃ ｐ ） ａ ｄ ｏ ｙ技术 的应用 ［］ ５ 。这种 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统是指将成功实现 于 ＦＧ Ｐ Ａ器件上 的 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系 统通 过特定 的技 术直接 向 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ转化 。把 大容量 ＦＧ Ｐ Ａ的灵活性和 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ的市场优 势结合起来， 实现对于有较大批量要求并
编程的功能。
实时多任 务操作 系统 （Ｔ Ｓ ＲＯ） 为 中心 的软件 设 计技 术 、 以
Ｐ Ｂ和 信 号 完 整 性 分 析 为 基 Ｃ
础 的 高速 电路 设 计 技 术 以 外 ， Ｏ Ｃ还 涉 及 目前 以 引 起 ＳＰ 普 遍 关 注 的 软 硬 件 协 同 设 计 技 术 。由 于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ的主 要 逻 辑 设计 是在可编 程逻辑器件 内 部 进 行 ，因 此 在 系 统 设 计 方 面 能 体 现 其 高 灵 活 性 ， 高 集 成 度 ， 性 能 ， 发 周 期 短 的 高 开
３ ＳＰ 、０ ｃ的设计流程 ＳＰ Ｏ Ｃ基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ芯片， 将处 理器 、 设等集成在 一起， 外 设计 灵活、 可裁 减、 可扩充 、 硬件在线编程 等功能。Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ融合 了 Ｍ Ｕ Ｄ Ｐ Ｆ Ｇ Ｃ 、Ｓ 、 ＰＡ三大技术 。
ＳＰ Ｏ Ｃ以 Ｉ Ｐ核 为构 建 基 础 ， 有 可 重 构 性 。 Ｏ Ｃ有 强 大 的 软 件 工 具 ， 具 ＳＰ 以方 便
设计、 仿真和验证 ， 最后将结果直接下载到 Ｆ Ｃ Ｐ－ Ａ芯片 中。其设计流程 图如
下
２ｓ Ｐ 在汽车 电子设计中的应用 、０ ｃ
基 于 Ｓ Ｐ 些 特 点 ，国 内 外 对 其 在 汽 车 电子 设 计 方 面 的应 用 研 究 也 Ｏ Ｃ这
在逐步增多。
在汽车的技术设计方面 ，例如基于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ技术 的汽车 电子机械制动控 制系统研究 ［］ 由于传 统液压或者空气 制动 系统在加入 了大量 的 电子控 ３， 制 系 统 后 ， 防抱 死 制 动 系 统 （Ｂ ） 牵 引 力 控 制 系 统 （Ｃ ） 电子 稳 定 性 控 如 Ａ Ｓ、 ＴＳ、
应 用 科 学
Ｓ Ｃ技 术在汽车 电子领域 的应用 ＯＰ
刘莉 娜
（ 洲 职业 技 术学 院 电子 工 程 系 株 未 来 的应 用 方 向 。Ｓ Ｐ 成 为 未 来 汽 车 电子 设 计 的 理 想选 择 。 Ｏ Ｃ将 湖南株洲 ４２０） １ ０ １
［ 要】 基于汽车电子产业 的快速 发展 ， ｊ 膏 本文提 出一种基于 ＳＰ 的汽车电子设计 方法 。 ＯＣ 介绍 ＳＰ 的特点及 其在汽车 电子设计 中的应用， ＯＣ 以及 ＳＰ ＯＣ
全 部 内容 ， 除 了 以 处 理 断发展， 现代汽车 逐步 电子化 、 多媒体 化和智能化， 电子技术 的应用越来越广泛 ［］ 专家预测汽车上装用的 电子 １。 装置成本将逐 年提 高， 汽车将 由单纯的机械产 品向高级 的机 电一体化产 品 方 向发展， 成为所谓 的“ 电子汽车 ” 传统 Ｍ Ｕ Ａ Ｉ 。 Ｃ 、Ｓ Ｃ己很难满足汽车电子设 计 灵 活 性 、 定性 、 成 本 、 速 开 发 等 要 求 ， Ｓ Ｐ 稳 低 快 而 Ｏ Ｃ技 术 能 提供 更 高 的 性 能和更多 的功能 ， 成本 更低 、 风险更小 、 灵活性更高 ， 而且在设计后 期更易 变更 ， 甚至可对 己经投入应用的产品进行升级 ， 因此基 于 Ｓ Ｐ ＯＣ技术 将成 为 未来汽车电子设计 的理想解决方案 。 １ Ｓｐ 、０ ｃ简介 Ｓ ｓ ｅ Ｏ ａ Ｐ ｏ ｒ ｍ ａ ］ Ｃ ｉ ， 编 程 片 上 系 统 ［］ 它 是 用 ｙｔｍ ｎ ｒｇａｍｂｅ ｈｐ 可 ２， 可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上， 来用于嵌入式 系统 的研 究和 电子 信 息 处理 。它 是 一 种 特 殊 的 嵌 入 式 系 统 ， 是 片上 系 统 （Ｏ ） 即 由 单 它 ＳＣ ， 个芯 片完成 整个 系统的主要逻 辑功能 ， 但它不 是简单 的 Ｓ Ｃ 是可编程 系 Ｏ， 统 ， 有 灵 活 的 设计 方 式 ， 裁 减 、 扩 充 、 升 级 ， 具 备 软 硬 件 在 系统 可 具 可 可 可 并
特点 。
Ｓ Ｐ 特 点 包 括 ： 少 包 含 一 个 嵌 入 式 处 理 器 内核 ； 有 小 容 量 片 内 Ｏ Ｃ的 至 具 高 速 ＲＭ资源 ：丰 富 的 Ｉ Ｃｒ Ａ Ｐ ｏ ｅ资 源 可 供 选 择 ；足 够 的片 上 可 编 程 逻 辑 资 源 ： 理器调试接 【和 ＦＧ 处 ＿ ＿ ＰＡ编 程 接 口 ： 能 包 含 部 分 可 编 程 模 拟 电路 ； Ｉ 可 单 芯片、 功耗、 低 微封 装 。
工具， ＮＯＩ 对 Ｉ Ｓ Ｉ及 其 外 围 设 备进 行 构 建 ， 该 嵌 入 式 系 统 在 硬 件 结 构 、 使 功 能特点、 资源 占用 等 方 面 全 面 满 足 用 户 系 统设 计 的要 求 。
同时 装 配 和 维 修 的难 度 也 随 之 提 高 。因 此 结 构 相 对 简 单 、 能 集 成 可 靠 的 功
制 程 序 （Ｓ ） ， 构 和 管 路布 置 越 发 复 杂 ， 压 回 路 泄 露 的 隐 患 也 加 大 ， ＥＰ等 结 液
４ ￥Ｐ 、Ｏ Ｃ应用 的发展方 向 １基于 ＦＧ ） Ｐ Ａ嵌 入 Ｉ 核 的应 用 ［］ Ｐ硬 ４ 。这 种 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系 统 是 指 在 Ｆ Ｇ ＰＡ中 预先植入处理 器。这使得 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ灵活的硬件设计与处理器的强大软件功能 有机地结合在 一起 ， 高效地实现 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统。 ２基于 ＦＧ ） Ｐ Ａ嵌 入 Ｉ Ｐ软 核 的 应 用 。 种 Ｓ Ｐ 这 Ｏ Ｃ系 统 是 指 在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ中植 入 软 核 处 理器 ， ： ＩＳ Ｉ核 等 。用 户 可 以 根 据 设 计 的 要 求 ， 用 相 应 的 Ｅ Ａ 如 ＮＯＩ 利 Ｄ
３ 基于 Ｈ ｒ Ｃ ｐ ） ａ ｄ ｏ ｙ技术 的应用 ［］ ５ 。这种 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系统是指将成功实现 于 ＦＧ Ｐ Ａ器件上 的 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ系 统通 过特定 的技 术直接 向 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ转化 。把 大容量 ＦＧ Ｐ Ａ的灵活性和 Ａ Ｉ Ｓ Ｃ的市场优 势结合起来， 实现对于有较大批量要求并
编程的功能。
实时多任 务操作 系统 （Ｔ Ｓ ＲＯ） 为 中心 的软件 设 计技 术 、 以
Ｐ Ｂ和 信 号 完 整 性 分 析 为 基 Ｃ
础 的 高速 电路 设 计 技 术 以 外 ， Ｏ Ｃ还 涉 及 目前 以 引 起 ＳＰ 普 遍 关 注 的 软 硬 件 协 同 设 计 技 术 。由 于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ的主 要 逻 辑 设计 是在可编 程逻辑器件 内 部 进 行 ，因 此 在 系 统 设 计 方 面 能 体 现 其 高 灵 活 性 ， 高 集 成 度 ， 性 能 ， 发 周 期 短 的 高 开
３ ＳＰ 、０ ｃ的设计流程 ＳＰ Ｏ Ｃ基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ芯片， 将处 理器 、 设等集成在 一起， 外 设计 灵活、 可裁 减、 可扩充 、 硬件在线编程 等功能。Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ融合 了 Ｍ Ｕ Ｄ Ｐ Ｆ Ｇ Ｃ 、Ｓ 、 ＰＡ三大技术 。
ＳＰ Ｏ Ｃ以 Ｉ Ｐ核 为构 建 基 础 ， 有 可 重 构 性 。 Ｏ Ｃ有 强 大 的 软 件 工 具 ， 具 ＳＰ 以方 便
设计、 仿真和验证 ， 最后将结果直接下载到 Ｆ Ｃ Ｐ－ Ａ芯片 中。其设计流程 图如
下
２ｓ Ｐ 在汽车 电子设计中的应用 、０ ｃ
基 于 Ｓ Ｐ 些 特 点 ，国 内 外 对 其 在 汽 车 电子 设 计 方 面 的应 用 研 究 也 Ｏ Ｃ这
在逐步增多。
在汽车的技术设计方面 ，例如基于 Ｓ Ｐ Ｏ Ｃ技术 的汽车 电子机械制动控 制系统研究 ［］ 由于传 统液压或者空气 制动 系统在加入 了大量 的 电子控 ３， 制 系 统 后 ， 防抱 死 制 动 系 统 （Ｂ ） 牵 引 力 控 制 系 统 （Ｃ ） 电子 稳 定 性 控 如 Ａ Ｓ、 ＴＳ、
应 用 科 学
Ｓ Ｃ技 术在汽车 电子领域 的应用 ＯＰ
刘莉 娜
（ 洲 职业 技 术学 院 电子 工 程 系 株 未 来 的应 用 方 向 。Ｓ Ｐ 成 为 未 来 汽 车 电子 设 计 的 理 想选 择 。 Ｏ Ｃ将 湖南株洲 ４２０） １ ０ １
［ 要】 基于汽车电子产业 的快速 发展 ， ｊ 膏 本文提 出一种基于 ＳＰ 的汽车电子设计 方法 。 ＯＣ 介绍 ＳＰ 的特点及 其在汽车 电子设计 中的应用， ＯＣ 以及 ＳＰ ＯＣ