基于ARM的SoC设计入门.
课程设计基于arm
课程设计基于arm一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握ARM架构的基本原理、特点和应用领域；了解ARM处理器的发展历程、分类和主要性能指标。
技能目标要求学生能够使用ARM指令集进行程序设计，并熟悉基于ARM的硬件设计和开发流程。
情感态度价值观目标培养学生的创新意识、团队合作精神和对信息技术领域的热爱。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括ARM架构的基本原理、特点和应用领域，ARM处理器的发展历程、分类和主要性能指标，以及基于ARM的硬件设计和开发流程。
具体包括以下几个方面：1.ARM架构的基本原理：介绍ARM处理器的工作原理、指令集架构和寄存器。
2.ARM架构的特点：阐述ARM处理器的低功耗、高性能、体积小和成本低等特点。
3.ARM架构的应用领域：介绍ARM处理器在嵌入式系统、智能手机等领域的广泛应用。
4.ARM处理器的发展历程：讲述ARM处理器从第一代到最新一代的发展过程。
5.ARM处理器的分类：分析ARM处理器的不同系列和型号，以及它们的特点和应用场景。
6.ARM处理器的主要性能指标：讲解处理器的频率、功耗、指令执行速度等性能指标。
7.基于ARM的硬件设计和开发流程：介绍基于ARM处理器的硬件系统设计、开发和验证流程。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。
通过讲授法，为学生提供系统的理论知识；通过讨论法，激发学生的思考和讨论，培养解决问题的能力；通过案例分析法，使学生能够将理论知识应用于实际场景；通过实验法，提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材选用《ARM处理器原理与应用》作为主教材，辅助以《ARM编程实践》等参考书。
多媒体资料包括课件、教学视频和在线教程等，以便学生课后自主学习。
实验设备包括基于ARM的开发板和仿真器，为学生提供实际操作和验证的机会。
arm socrates 用法
arm socrates用法
"ARM SoC"是指基于ARM架构的系统芯片（System on a Chip），它集成了多个硬件组件，如处理器核心、内存控制器、图形处理器、网络接口、外设等，用于构建嵌入式系统或移动设备。
这种芯片的用法包括：
1.移动设备：ARM SoC广泛用于智能手机、平板电脑、智能手表和其他移动设备，提供处理性能、图形渲染和低功耗的优势。
2.嵌入式系统：ARM SoC在嵌入式系统中应用广泛，如工业控制、汽车电子、医疗设备和家用电器等领域，提供了灵活性和高性能。
3.物联网（IoT）设备：ARM SoC可用于连接各种IoT设备，如智能家居、传感器、智能城市解决方案等，实现数据采集和通信功能。
4.智能驾驶和自动驾驶：在汽车领域，ARM SoC用于实现智能驾驶和自动驾驶功能，包括感应、控制和娱乐系统。
5.网络设备：ARM SoC也被用于路由器、交换机和网络设备中，以提供高性能的网络处理能力。
总之，ARM SoC在各种领域中被广泛应用，以满足不同应用场景的处理和计算需求。
2 SoC入门(SoC介绍SoC开发流程SoC开发工具和GHRD)
SOC入门（SOC介绍、SOC开发流程、SOC开发工具）GHRD⚫SOC概念（与SOPC对比）⚫SOC开发流程⚫SOC开发工具⚫打开GHRD（黄金参考设计）⚫SOC概念（与SOPC的对比）SOC-systmen on chip(片上系统)SOPC-system on a pragamable chip(可编程的片上系统)⚫在SoC FPGA 中，嵌入的是ARM 公司的Cortex-A9 硬核处理器，简称HPS(Hardware Processor System)⚫该系统可以跑linux，也可以跑裸机，主频在800M以上⚫HPC是独立硬电路部分，不使用也存在在那个地方⚫HPC处理器强大⚫在SOPC FPGA中，嵌入的是NIOS II 软核处理器，⚫改系统只能跑裸机，主频最高100M⚫NIOS是FPGA逻辑资源构成，不用时可以全部用于逻辑设计使用⚫NIOS处理能力弱⚫SoC FPGA 的主要特性参数主要特性Cyclone V Arria V Arrila 10工艺28nm Low Power (28LP) process20nm process处理器缓存/协处理器Dual-core Arm* Cortex*-A9 MPCoreL1, L2Cache, Arm NEON* technology, Double Precision Floating Point Unit (FPU), Accelerator coherency port (ACP)处理器性能925 Mhz 1.05 GHz 1.5 GHz支持内存控制器Up to DDR3 400MHzUp to DDR3533MHzUp to DDR41200MHz逻辑密度25-110KLE350-460KLE160-660KLE 收发器Up to 6 Gbps Up to 10 Gbps Up to 17 Gbps总功耗2W to 5W(Single core @ 300MHz commercialtemp to dual core@ 800 MHzindustrial temp )10W to 15W(Single core @ 300MHz commercialtemp to dual core@ 800 MHzindustrial temp )Up to 40% lowerpower compared toArria®V SoC⚫SoC FPGA 的架构优势⚫开发周期短—HPS ARM Cortex-A9 处理器能够运行成熟的Linux 操作系统，LINUX已经有非常完成的生态基于，我们能够非常简单高效的编写Linux 应用程序，加快软件开发周期。
第12讲SOC设计实例
第12讲SOC设计实例SOC（System on Chip）是指将所有的系统资源（包括处理器、内存、外设等）集成到一个芯片上的设计方法。
SOC设计可以将不同的功能模块集成到同一片芯片上，从而减少硬件开销、提高系统性能，并且可以灵活地定制和更新系统功能。
SOC设计流程主要包括需求分析、系统架构设计、模块分析与设计、集成验证和物理设计等阶段。
需求分析阶段主要确定系统的功能和性能需求，系统架构设计阶段主要确定系统主要功能模块和模块之间的关系。
模块分析与设计阶段主要将系统划分为若干个更小的模块，并进行功能分析和设计。
集成验证阶段主要验证各模块之间的接口和整体系统功能。
最后，物理设计阶段主要进行芯片的物理设计和布局。
SOC设计实例讲解了一个实际设计中的SOC案例，该案例是一个基于ARM Cortex-M0内核的SOC系统。
首先，在需求分析阶段，确定了该SOC系统需要支持的功能和性能需求，包括GPIO、UART、ADC等外设模块，并确定了系统对功耗和面积的要求。
在系统架构设计阶段，确定了SOC系统的总体架构，包括主控制器和各外设模块之间的连接方式。
在模块分析与设计阶段，详细设计了每个功能模块的功能和接口要求，并进行了模块级别的验证。
在集成验证阶段，首先进行了模块级别的验证，验证了每个模块的功能和接口。
然后进行了SOC系统级别的验证，验证了各个模块之间的接口和整体系统功能。
最后，在物理设计阶段，进行了SOC芯片的物理设计和布局。
该案例采用了通用的SOC设计流程，并结合实际需求进行了相应的调整和优化。
通过该SOC设计实例的讲解，可以了解到SOC设计的整体流程和各个阶段的关键任务。
其中，需求分析阶段和系统架构设计阶段是SOC设计的基础，对整个设计过程起着重要的指导作用。
模块分析与设计阶段和集成验证阶段是SOC系统实现的关键，需要进行详细的功能设计和验证。
物理设计阶段是SOC芯片的最后一个阶段，主要进行芯片的物理设计和布局。
ARM初学入门
经过一段时间对ARM的学习，在这里跟大家说一些前期的学习经验，另外仅以一个例子说明一下ADS的开发过程，因为这也是初学，可能有的地方说的不太好，望大家谅解，另外可以找其它参考资料来学习。
第一部分：ARM前期学习经验个人认为，要想学好ARM应该首先对ARM的整体框架（包括ARM体系结构，ARM开发过程，及ARM程序框架及执行过程等）有一个了解。
这里这就不多说了，这些东西我也只是刚刚开始学习，还没有很好的掌握，就只说一些个人想法吧。
呵呵，因为时间比较紧张，本来说是一个星期搞定ARM，至少拿着书本可以一点点的做着，可是经过上一个星期，到最后，哇，真的快疯了。
刚开始拿到实验箱，以为和NIOS一样，多跑一些DEMO应该就差不多会玩了，没想到一开始就碰到一个大问题，ARM实验箱里边带了几本教材和实验指导书，拿着实验指导书做了几个DEMO就做不下去了，因为前两个DEMO还比较简单，就只是用汇编语言写了几条对ARM寄存器操作的语句，学过汇编语言的很快就可以理解了。
可是往后就不一样了，因为刚开始学，不太了解ARM程序的框架，实在是看不懂了，为什么每个全程里边都有用到44b.h ，44blib.h ，44blib.c还有一个44binit.s文件？前边三个还容易理解，玩过单片机的很容易就能看出来44b.h 里边定义了一些在S3C44B0X内部的寄存器，44blib.h和44blib.c定义了一些有关初始化的函数，而44binit.s呢？看不懂，到这里我的ARM程序就没法往下做了，只有在网上再找资料，看这个函数到底是干什么用的，原来这就是以前经常听说的“bootloader”或着说是“启动代码”，或着说是“ARM的引导程序”，就是处理器在启动的时候执行的一段代码,主要任务是初始化处理器模式,设置堆栈,初始化变量等等.由于以上的操作均与处理器体系结构和系统配置密切相关,所以一般由汇编来编写（关于这方面的内容大家可以查看相关资料）。
基于ARM7 TDMI的SoC语音处理系统的设计
摘要：基于arm7tdmi的soc片内ac97模块和片外codec-ucb1400，采用itu-t的g.721算法设计语音处理系统;提出一种基于低端risc核的语音系统设计方案。
该方案结合soc的片内esram模块进行性能优化；通过在流片后的实际样机上验证，编码速率为19.88 kb/s，解码速率为22.68 kb/s，达到了语音实时性要求。
引言随着微电子和计算机技术的高速发展，许多嵌入式应用系统应运而生。
其中，各种语音处理系统不断被开发出来，在各行业得到广泛应用，如语音报站器、自动解说装置、采访录音笔等，为人类的生产、生活提供了极大的便利。
本文基于东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心自主研发的arm7tdmi内核的32位嵌入式soc——sep3203处理器，采用g.721标准adpcm算法，实现了语音信号的软件实时编解码，为语音处理应用提供了一种有效的嵌入式解决方案。
1、g.721标准概述1937年，a.h.reeves提出脉冲编码调制(pcm)，开创了语音数字化通信的历程。
ccitt在20世纪80年代初，开始研究低于64 kb/s的非pcm编码算法，先后制定通过了g.721、g.728、g.729等编码标准。
其中，g.721协议作为adpcm的典型算法，不仅具有与pcm近乎相同的语音质量，而且有简单的算法结构和优良的抗误码性能，在卫星、海缆及便携式数字语音设备等方面都有广泛应用。
编码过程：①计算sl(k)与自适应预测器输出se(k)的差值e(k)=sl(k)-se(k)；②通过自适应量化模块对e(k)进行量化，得到adpcm码字i(k)；③通过自适应反量化模块对i(k)计算得到量化差分预测信号dq(k)；④根据重建信号sr(k)=se(k)+dq(k)和dq(k)更新预测滤波器系数；⑤利用新的系数，计算得到se(k+1)，重复上述5个步骤，压缩下一个语音采样数据。
解码过程：①通过自适应反量化和自适应预测得到dq(k)和se(k)，得到语音重建信号sr(k)；②对重建信号sr(k)进行pcm格式转换，得到pcm码字sp(k)；③采用与编码器相同的方法更新预测滤波器系数；④为实现双向通信，同步调整sp(k)；⑤利用新的滤波器系数，重复上述5个步骤，解码下一个i(k)。
基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证的开题报告
基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证的开题报告一、选题背景和意义随着嵌入式系统技术的快速发展，需求和对嵌入式系统的要求也越来越高。
这种趋势下，基于ARM7核的SoC芯片越来越受到了工业界的重视。
虽然这种芯片的性能非常强大，但是在实际应用过程中，还需要对其进行软硬件协同验证，以保证芯片的性能和稳定性。
针对基于ARM7核的SoC芯片的软硬件协同验证，目前市场上已经有很多相关的技术和工具，但是这些技术和工具还存在许多问题。
例如，现有的技术和工具无法提供高效率的验证，也无法支持多种验证方法和模型。
因此，在这种情况下，基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证是非常必要和重要的。
二、研究内容和研究方法本项目的研究内容主要包括：基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证的研究和开发，验证的算法研究和开发等。
具体而言，本项目将采用以下研究方法：1.通过现有的相关文献调研，了解目前基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证的研究现状和存在的问题。
2.分析实际应用场景和用户需求，结合市场上已有的技术和工具，提出一种基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证的解决方案。
3.在解决方案的基础上，开发验证算法和软件工具，采用多种验证方法和模型，提供高效率和多样化的验证服务。
4.对验证结果进行分析和评估，实现验证数据的可视化，形成有效的反馈机制，用于指导后续的设计和优化工作。
三、预期成果和实施方案本项目的预期成果主要包括：基于ARM7核的SoC芯片软硬件协同验证解决方案、验证算法和软件工具等。
具体而言，预期实现的功能包括：支持多种验证方法和模型，提供高效率和多样化的验证服务，分析和评估验证结果，实现验证数据的可视化等。
本项目的实施方案如下：1.面向实际应用场景和用户需求，完成相关指标的收集、分析和整理工作，明确验证方向和需求。
2.结合市场上已有的技术和工具，提出解决方案和实施路径，确定软硬件协同验证的具体步骤和流程。
3.根据解决方案，开发相关的验证算法和软件工具，提供高效率、多样化的验证服务。
arm cortex-m3全可编程soc原理
arm cortex-m3全可编程soc原理如下：
1.架构：Cortex-M3 核心是基于ARMv7-M 架构，这是一个针对
嵌入式应用程序优化的架构。
它包含一个ARM 指令集、一个
ARM 连接至程序的接口以及一些特定于嵌入式应用的扩展。
2.核心功能：Cortex-M3 核心具有高性能、低功耗和低成本的特
点。
它包含一个32 位RISC 处理器，具有一个三级流水线。
核心还包含一个嵌套向量中断控制器，允许高效的异常和中断
处理。
3.可编程性：Cortex-M3 是完全可编程的。
这意味着硬件和软件
都可以通过编程来定制。
ARM 的微控制器工具链（如Keil 或
IAR）可用于编译和调试代码，以适应特定的应用需求。
4.系统集成：SoC 是一种将多个硬件组件集成到一个单一芯片上
的技术。
在Cortex-M3 中，这些组件可能包括内存、通信接口、
ADC、DAC 等。
通过将所有这些组件集成到单个芯片上，可以
降低系统成本、减小体积并提高可靠性。
5.低功耗：Cortex-M3 被设计为低功耗微控制器，适用于电池供
电的应用。
它具有多种低功耗模式，可以在不使用时降低功耗。
6.安全性：Cortex-M3 提供了多种安全特性，如内存保护单元
（MPU）和安全区域（Secure Zone），以保护敏感数据和代码。
基于SOC的多核图像处理算法的设计与实现
基于SOC的多核图像处理算法的设计与实现近年来随着科技的不断发展，计算机科学与技术领域也在不断的创新与发展中，多核处理器技术的崛起，对于图像处理技术的提升起到了重要的作用。
现在已经有很多广泛使用的多核处理器，其中最常见的就是SoC系统，在SoC架构的基础上，可以实现高效的多核图像处理算法。
本文将对基于SoC的多核图像处理算法的设计与实现进行深入地探讨。
一、 SoC多核芯片的概述SoC全称System on Chip（系统单芯片），是将整个系统的功能集成到一个芯片中，就可以实现高度集成、高性能、低功耗和小体积的特点。
比如，电视机板卡、智能手机、电子书、车载系统等，这些芯片都采用了SoC架构，可以显著提升整个设备的功耗效率和性能。
SoC芯片采用了ARM内核和多个IP核的集成技术，内核支持Quickstart，可以快速调整软件策略以优化SoC体系结构的性能。
而多核处理器同样选择SoC架构，可以充分利用多个CPU核心，在处理图像数据时可以实现高效的并行计算和数据传输。
为了解决SoC芯片中存在的多个控制器和处理器之间的通信问题，一些解决方案采用了片上数据总线（On-chip Bus，OCB）来实现设备之间的连接。
二、多核图像处理算法的需求当设计多核处理架构时，处理与修改大量的图像数据是非常重要的应用。
为了高效地实现图像处理功能，需要以特殊的方式对系统进行设计。
多核图像处理算法的设计和实现也面临许多挑战，如如何合理地利用不同核的并行计算，并在多个核之间进行任务划分和数据传输，从而提高图像数据处理的帧速率。
基于此，需要进行大量的研究和算法优化，以完善并实现高效的多核图像处理算法。
三、多核图像处理算法的设计基于SoC的多核图像处理算法需要依赖于适当的软硬件启动环境和支持软件开发工具，同时还需要综合考虑各种算法的性能和适用性。
除此之外，还需要选择合适的操作系统、内核和驱动程序以支持多核处理器的并行计算和数据传输。
ARM9系统的硬件设计
ARM9系统的硬件设计ARM9系统的硬件设计指的是基于ARM9内核的嵌入式系统的硬件组成和设计方法。
ARM9是英国ARM公司推出的第九代32位内核处理器，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统、消费电子产品等领域。
下面将详细介绍ARM9系统的硬件设计内容。
一、ARM9系统硬件设计的基本原则1.系统性能和功耗平衡：硬件设计要充分考虑系统性能和功耗之间的平衡，尽量在不影响系统性能的情况下降低功耗。
2.硬件模块化设计：将整个系统划分为多个模块，每个模块负责特定的功能，便于维护和升级。
3.充分利用硬件资源：合理利用硬件资源，提高系统的性能和效率。
4.合理布局和连接：设计时应合理布局硬件组件和引脚连接，减少信号干扰和传输延迟。
5.异常处理：系统设计要考虑到异常情况的处理，保证系统的稳定性和可靠性。
二、ARM9系统硬件设计的基本组成1.处理器：ARM9内核的处理器是系统的核心部件，负责执行指令和控制系统运行。
2.存储器：包括RAM、ROM和闪存等，用于存储指令和数据，RAM用于存储工作数据，ROM和闪存用于存储软件和操作系统。
3.外设接口：包括串口、并口、USB接口等，用于与外部设备通信。
4.时钟和定时器：时钟提供系统的时序和时基，定时器用于定时和计数。
5.中断控制器：用于处理外部中断和异常，保证系统的正常运行。
6.显示控制器：用于控制和管理显示设备，如LCD显示屏。
7.输入输出设备：如触摸屏、键盘、鼠标等，用于用户与系统的交互。
8.电源管理：包括电源管理单元和电源管理软件，用于控制和管理系统的电源消耗。
三、ARM9系统硬件设计的关键技术1.PCB设计：根据系统需求和硬件组件的布局，设计合适的PCB板，保证信号传输的稳定和可靠。
2.时钟设计：根据系统需求设计合适的时钟方案，保证系统的协调和同步。
3.内存管理：根据系统的存储需求，选择适当的存储器类型和容量，合理划分存储区域。
4.性能优化：通过合理的硬件配置和系统参数调整，提高系统的运行速度和性能。
ARM入门学习方法
ARM入门学习方法ARM（Advanced RISC Machines）是一款广泛应用于嵌入式系统的处理器架构。
在现代智能手机、平板电脑和其他嵌入式设备到工控机等各种领域中，ARM处理器都是非常常见的。
对于初学者来说，学习ARM处理器并不是一件容易的事情，因为它涉及到底层计算机体系结构和汇编语言的知识。
以下是一些学习ARM的入门方法，希望能对初学者有所帮助。
1.了解计算机体系结构的基础知识：在学习ARM之前，了解计算机体系结构的基础知识是非常重要的。
了解计算机内部的组成部分，例如中央处理器（CPU）、存储器（内存）和输入输出设备等，对于理解ARM的工作原理和操作方式是必要的。
2.学习汇编语言：学习ARM处理器需要理解其指令集和汇编语言。
汇编语言是一种低级别的语言，用于与计算机硬件进行交互。
学习汇编语言可以帮助你理解ARM指令的功能和操作方式，并且可以更深入地了解ARM处理器的内部工作原理。
3.寻找合适的学习资源：有很多书籍、在线教程和视频教程可以用于学习ARM处理器。
寻找一些适合自己学习风格的资源，并坚持学习。
一些推荐的资源包括《ARM体系结构与编程》、《ARM嵌入式系统开发与应用》等。
5.进行实际项目练习：书本知识只是理论的一部分，实践才是真正掌握ARM的关键。
尝试编写一些简单的ARM汇编程序，并通过模拟器或硬件开发板进行调试和运行。
从简单的程序开始，逐渐挑战更复杂的项目，加深对ARM处理器的理解和掌握。
6.参加社区和论坛讨论：加入ARM相关技术社区和论坛，与其他ARM学习者和专业人士交流和讨论。
这样可以获取更多的学习资源和经验分享，并且可以解决在学习过程中遇到的问题。
7.持续学习和更新：由于技术的发展和更新，ARM处理器的版本和特性也在不断更新。
持续学习和更新自己的知识，关注最新的ARM处理器架构和技术趋势，可以帮助你保持竞争力并适应快速变化的嵌入式行业。
学习ARM处理器需要时间和耐心，但掌握这一技能将为你打开嵌入式系统领域的大门，并为你的职业发展提供更多机会。
ARM9嵌入式系统设计基础教程课程设计
ARM9嵌入式系统设计基础教程课程设计课程背景随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高，嵌入式技术（Embedded System）在各行各业中得到了越来越广泛的应用。
嵌入式系统作为一种特殊的计算机系统，已经在家电、汽车、医疗、工业控制等领域崭露头角。
ARM9嵌入式系统是目前应用最广泛的一种嵌入式系统，其性能稳定、易于开发、兼容性强等优点让它成为众多企业和开发者的首要选择。
本课程以ARM9嵌入式系统为主要研究对象，旨在教授ARM9嵌入式系统设计基础知识，为学生提供嵌入式系统开发的技术支持和实践操作经验。
教学目标1.掌握ARM9嵌入式系统设计的基础知识，包括ARM体系结构、ARM处理器、电路设计等；2.学习嵌入式系统开发所需的编程语言和工具，包括C语言、汇编语言和keil MDK等；3.学习ARM9嵌入式系统中常用的外设，包括串口、SPI、I2C等；4.掌握基本的嵌入式系统开发流程和调试方法。
教学内容第一章 ARM体系结构1.ARM体系结构概述2.ARM的寄存器组织与功能3.ARM的指令系统4.ARM的异常处理第二章 ARM处理器1.ARM的微架构和流水线结构2.ARM的存储访问方式3.ARM的中断和异常处理4.ARM的外设接口和总线控制器第三章嵌入式系统开发工具1.keil MDK介绍2.C语言编程基础3.汇编语言编程基础4.嵌入式系统的调试方法第四章 ARM9嵌入式系统外设的设计和应用1.串口应用2.SPI应用3.I2C应用4.中断应用实验环节1.ARM9嵌入式系统的基本操作2.嵌入式系统空中升级功能设计3.基于keil MDK的ARM9单片机系统串口通信模块驱动程序设计4.基于keil MDK的ARM9单片机系统SPI通信模块驱动程序设计5.基于keil MDK的ARM9单片机系统I2C通信模块驱动程序设计实际效果学生通过本课程的学习和实践，在ARM9嵌入式系统设计方面获得了基本的理论知识和实践经验，能够独立完成基于ARM9嵌入式系统的嵌入式系统设计开发，为企业和个人发展奠定了扎实的技术基础。
一种基于ARM的嵌入式系统开发的方案详细讲解
一种基于ARM的嵌入式系统开发的方案详细讲解1 背景介绍在日益信息化的社会中，各种各样的嵌入式系统已经全面渗透到日常生活的每一个角落。
嵌入式系统的功能越来越复杂，这就使得一个嵌入式系统产品从市场需求立项到方案选择、样机研制、定型量产所需要的开发费用越来越多，所需开发时间越来越长。
因此，高效的嵌入式系统设计方法就显得尤为重要。
1.1 传统的嵌入式系统设计方法嵌入式系统开发的关键就是对核心部分进行功能验证。
传统的验证方法是建模模拟和制作目标板评估。
通过建模来进行功能验证存在不足。
首先就是耗时和准确性互相矛盾。
建立高层次的模型需要的时间短，但是模拟不够准确。
相反，低层次的模型可以达到满意的评估效果，但是建模耗时长。
其次，建模模拟是静态的过程，不能很好地反映系统实际运行的情况。
好的目标板，各部分连接已经固定。
如果需要改动部分连接，只能重新设计制版。
这样一来就会大大延长产品的上市时间，还会增加开发费用。
新推出的嵌入式系统产品，开始设计时比较难把所有的技术细节考虑清楚，有时甚至是边设计边修改性能指标，因此直接制作专用的目标板原型已经不太适合复杂的嵌入式系统产品的设计。
1.2 嵌入式系统模块化设计方法嵌入式系统设计要求做到可测性、高效性和灵活性。
目前，嵌入式系统物理尺寸越来越小，功能越来越复杂。
为了方便调试、维护系统，完全可测显得极为重要。
另一方面，模块化的设计方法越来越引起人们的关注。
模块化设计方法将复杂的系统合理地划分出不同的功能模块，然后充分利用已有的模块，设计新的模块，最后将这些模块连接起来组成目标系统。
模块化的设计方法减少全新的设计、降低开发难度、节省开发成本、缩短开发时间，是一种高效的嵌入式系统设计方法。
另外，各个模块连接的灵活性是非常重要的，它直接决定模块的组合能力。
2 基于ARM核的快速原型化平台嵌入式系统硬件有如下特点：1、嵌入式硬件以嵌入式处理器为核心。
嵌入式处理器的种类众多，功能各异。
2、相对嵌入式处理器，嵌入式系统外设的种类较少，接口标准也比较统一。
基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计与程序开发
基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计与程序开发随着技术的飞速发展，越来越多的小型嵌入式设备出现在我们的生活中，如智能手表、智能家居、智能车等，这些设备都需要嵌入式系统的支持。
而基于ARM芯片的小型嵌入式系统，具有低功耗、高性能、易于开发和广泛应用等优点，成为了当前最为流行和常用的嵌入式系统之一。
基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计需要考虑以下几个方面：首先，要根据嵌入式设备的不同使用场景，确定合适的芯片型号和外围器件，以保证系统的稳定性和性能。
ARM芯片的种类很多，如Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-A53等，不同芯片具有不同的处理能力和功耗。
因此，在选择芯片型号时，需要考虑到嵌入式设备的具体应用场景，如是否需要高性能处理、是否需要低功耗等。
其次，需要根据系统的需求（如需要哪些功能，需要支持哪些接口等），进行硬件电路设计，确定适当的外围器件。
硬件电路设计包括各种传感器、存储器、通讯接口等，其中，存储器和通讯接口是非常重要的一部分。
存储器主要用于存储程序代码和数据，而通讯接口则用于与外部设备进行通讯。
因此，在进行硬件电路设计时，需要考虑到存储器容量大小和通讯接口的类型和数量等。
最后，进行开发板的设计和制作，在开发板上安装合适的软件操作系统，如uC/OS、FreeRTOS等，并进行程序开发。
程序开发主要包括开发设备驱动程序、编写应用程序和测试程序等。
在ARM芯片上开发程序，可以使用Keil等集成开发环境（IDE）进行程序开发和调试，也可以使用GNU工具链进行程序开发。
总之，基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计需要进行硬件电路设计、开发板设计和软件程序开发等多个方面的工作。
虽然工作量比较大，但随着市场需求的不断增加，基于ARM芯片的小型嵌入式系统已成为未来的趋势。
《SOC设计基础》教学大纲
《SOC设计基础》教学大纲课程编号：MI4321033课程名称：SOC设计基础英文名称：Basis of SOC Design学时： 20 学分： 1课程类型：任选课程性质：专业课适用专业：微电子学先修课程：数字集成电路(设计)，模拟集成电路集成电路设计与集成系统 (设计)开课学期：7 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：本课程学习数字片上系统（SOC）及混合信号SOC的基本设计方法和技术，为从事集成电路设计和研发提供必要的基础知识。
任务：熟悉SOC及IP核的基本概念，掌握数字SOC及混合信号SOC的基本设计及验证流程，掌握基于SOC应用的IP核设计方法，了解嵌入式MPU基本结构，了解System C/C++等高层次语言，了解SOC及IP核的低功耗设计方法，二、本课程与其它课程的联系和分工本课程的主要先修课程是《数字集成电路(设计)》和《模拟集成电路(设计)》。
三、课程内容及基本要求（一）绪论（1学时）具体内容：现代集成电路工艺技术和设计技术的发展， ASIC、SOC、IP等基本概念。
1.基本要求（1）了解现代集成电路工艺技术和设计技术的发展状况。
（2）了解ASIC、SOC、IP等基本概念。
2.重点、难点重点：ASIC、SOC、IP等基本概念。
难点：ASIC、SOC、IP等基本概念及分类。
3.说明：该内容是SOC设计的基础。
（二）SOC设计基本概念（1学时）具体内容：SOC的基本概念及定义，SOC的设计流程、IP核复用、验证等概念。
1.基本要求（1）了解SOC的基本概念，掌握SOC的基本定义。
（2）了解SOC的设计流程、IP核复用、验证等概念。
2.重点、难点重点：SOC的定义及设计流程、IP核复用、SOC验证等。
难点：SOC的设计流程、IP核复用、验证。
3.说明：该内容对SOC设计进行了总体描述，是本课程的基础。
（三）SOC基本设计方法（2学时）具体内容：软硬件协同设计技术，可重构设计技术，SOC总线技术。
【极术公开课】(集创赛)手把手教你搭建基于Cortex-M3的专用SoC
极术公开课本PPT由极术社区提供，如需要观看回放请前往极术社区1Confidential © 2019 Arm China手把手教你搭建基于Cortex-M3的专用SoC集创赛“A rm 杯”培训专用内容提要⏹简介⏹开发工具简介⏹设计流程⏹Step by Step集创赛“A rm 杯”培训专用简介集创赛“A rm 杯”培训专用参考文档Cortex™-M System Design Kit Technical Reference Manua l AMBA 3 AHB Lite Protocol Specification AMBA 3 APB Protocol Multi-layer AHB OverviewARMv7-M Architecture Reference Manual Cortex-M3 Devices Generic User Guide The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3 Processor Technical Reference Manual Simulation Quick-Start for ModelSim-Intel FPGA Edition Vivado Design Suite User GuideIntel Quartus Prime Pro Edition User Guide集创赛“A rm 杯”培训专用万丈高楼平地起顶层模块讲解分析Keil 的初步设置反汇编分析怎么看仿真FPGA 的上板流程使用Keil 调试集创赛“A rm 杯”培训专用顶层模块集创赛“A rm 杯”培训专用其他的参考设计图片来自：The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3集创赛“A rm 杯”培训专用开发工具简介集创赛“A rm 杯”培训专用开发工具⏹软件编译工具KeilGNU ARM⏹调试工具Keil⏹仿真工具ModelsimVivadoVCS⏹综合/实现工具VivadoQuartus Prime 集创赛“Arm杯”培训专用软件编译工具⏹Keil⏹GCC集创赛“A rm 杯”培训专用调试工具Keil集创赛“A rm 杯”培训专用仿真工具Modelsim –INTEL FPGA Starter Edition 10.5b集创赛“A r m 杯”培训专用综合/实现工具⏹使用Quartus Prime 还是Vivado 取决于你的板子⏹使用哪个版本的软件取决于你的FPGA 型号Quartus Prime 1x.x Lite Vivado2018.x集创赛“A rm 杯”培训专用设计流程集创赛“A rm 杯”培训专用极术社区如何高效利用Arm DesignStart 计划开放的处理器核-工具篇集创赛“A rm 杯”培训专用CMSDK IP 配置自定义模块编写顶层图片来自：The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3仿真上板fromelfreadmemhreadmemhKeil Debugger上次直播完成了集创赛“A rm 杯”培训专用Step by Step ：顶层模块集创赛“A rm 杯”培训专用顶层模块⏹模块例化⏹M3配置复位信号配置：软复位请求、外部复位输入时钟信号配置：PLL 、GLOBAL/BUFG 调试使能信号配置：调试请求调试接口信号配置：IOBUF 核端口信号处理集创赛“A rm 杯”培训专用HREADYCORE SYSMTX SIH A D D R H T R A N S H S I ZE H B U R S T H P R O T H W R I T E H W D A T A H M A S T E R H M A S T L O C K S H R D A T A H R E S P H R E A D YH A D D R H T R A N S H S I Z E H B U R S T H P R O T H W R I T E H W D A T A H M A S T E R H M A S T L O C K S H R D A T A H R E S P H R E A D YH R E A D Y O U T 集创赛“A rm 杯”培训专用⏹HREADY作为传输结束，由当前Slave驱动，告知所有Slave以及Master⏹HTRASN作为传输开始，只由Master驱动⏹这个图为1M-3S⏹如果是1M-1S，则不需要Multiplexor⏹HREADY=HREADYOUT=HREADYIN⏹CORE-MTX之间就等效于1M-1S⏹如果CORE-MTX之间还有这种扩展则例外集创赛“Arm杯”培训专用Master 与MTX 的SI 不是1-1关系，则SI 的HREADYSx 不能由自身的HREADYOUTSx 驱动，而是应该由Multiplexor 选择出来的HREADY 信号驱动MTXSISI SI集创赛“A rm 杯”培训专用⏹TRANS(A)进入Data Phase 的同时，TRANS(B)进入Address Phase⏹HREADY 作为TRANS(A) Data Phase 完成的标志⏹HREADY 作为TRANS(B) Address Phase 完成的标志集创赛“A rm 杯”培训专用图片来自：Cortex™-M System Design Kit Technical Reference Manua l集创赛“A rm 杯”培训专用Step by Step ：软件结构集创赛“A rm 杯”培训专用软件结构⏹CMSIS header file定义了M3核的基本功能：PPB 的结构体及函数封装⏹Project header fileIRQ 结构体外设结构体外设地址映射⏹Driver header file⏹Driver implementation ⏹Function header file⏹Function implementation 集创赛“A rm 杯”培训专用Project header file ：IRQ struct集创赛“A r m 杯”培训专用Project header file ：Peripheral struct⏹软件⏹硬件集创赛“A rm 杯”培训专用Project header file ：Peripheral Address⏹软件⏹硬件集创赛“A rm 杯”培训专用Interrupt Handler集创赛“A r m 杯”培训专用Step by Step ：Keil 设置集创赛“A rm 杯”培训专用集创赛“A rm 杯”培训专用用专训培”杯mr“A赛创集⏹将输出路径从objects 文件夹改为工程目录以便后续处理.axf 文件⏹取消勾选Create HEX File以便自己生成符合readmemh 的文件集创赛“A rm 杯”培训专用用专训培”杯mr“A赛创集⏹生成readmemh可识别的文件⏹生成反汇编文件⏹选择调试器⏹选择调试脚本集创赛“Arm杯”培训专用.ini 文件1：复位处理器，通过调试器向核发送软复位请求2：参考VTOR 寄存器描述，向此寄存器写0，即中断向量表地址无偏移3：通过调试器下载最新的.axf 代码至RAM 4&5：设置SP 与PC 值以引导启动集创赛“A rm 杯”培训专用用专训培”杯mr“A赛创集用专训培”杯mr“A赛创集修改这两个值再观察反汇编结果Step by Step ：仿真集创赛“A rm 杯”培训专用修改文件路径集创赛“A rm 杯”培训专用编写testbench只需要把时钟给出了即可系统激励由刚才的readmemh 提供集创赛“A rm 杯”培训专用观察I/D/S 总线时序是否正确集创赛“A r m 杯”培训专用观察I/D/S 总线时序是否正确错误示范修改.hex 文件第二个值，即复位处理函数的值为0x61->0x1061集创赛“A rm 杯”培训专用仿真中断扩展顶层中的IRQ 扩展IRQ 结构体扩展Handler （.s /.c ）使能中断修改testbench 以触发中断集创赛“A rm 杯”培训专用Step by Step ：上板集创赛“A rm 杯”培训专用上板流程⏹建立工程（添加Verilog 文件至工程）⏹预编译⏹管脚约束⏹全编译⏹时序分析⏹下载集创赛“A rm 杯”培训专用Step by Step ：调试集创赛“A rm 杯”培训专用调试⏹断点⏹单步⏹Memory集创赛“A r m 杯”培训专用Thank you!集创赛“A rm 杯”培训专用。
生化分析仪的ARM-SoC控制系统设计
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生化分析仪的 Ａ Ｍ ．ｏ Ｒ Ｓ Ｃ控 制系统设计 张海江 ， 等
生化 分 析仪 的 Ａ Ｍ—ｏ Ｒ ＳＣ控 制 系统 设 计
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基于ARM的SoC设计入门2005-12-27 来源:电子工程专辑阅读次数: 1033 作者:蒋燕波我们跳过所有对ARM介绍性的描述，直接进入工程师们最关心的问题。
要设计一个基于ARM的SoC，我们首先要了解一个基于ARM的SoC的结构。
图1是一个典型的SoC的结构：图1 从图1我们可以了解这个的SoC的基本构成：ARM core：ARM966E∙AMBA 总线：AHB+APB∙外设IP(Peripheral IPs)：VIC(Vector Interrupt Controller), DMA, UART, RTC, SSP, WDT∙Memory blocks：SRAM, FLASH∙模拟IP：ADC, PLL如果公司已经决定要开始进行一个基于ARM的SoC的设计，我们将会面临一系列与这些基本构成相关的问题，在下面的篇幅中，我们尝试讨论这些问题。
1. 我们应该选择那种内核？的确，ARM为我们提供了非常多的选择，从下面的表-1中我们可以看到各种不同ARM内核的不同特点：表1 ARM已经给出了基本的参考意见：∙如果您在开发嵌入式实时系统，例如汽车控制、工业控制或网络应用，则应该选择Embedded core。
∙如果您在开发以应用程序为主并要使用操作系统，例如Linux, Palm OS, Symbian OS 或Windows CE等等，则应选择Application core。
∙如果您在开发象Smart card，SIM卡或者POS机一样的需要安全保密的系统，则需要选择Secure Core。
举个例子，假如今天我们需要设计的是一个VoIP电话使用的SoC，由于这个应用不需要使用到操作系统，所以我们可以考虑使用没有MMU的内核。
另外由于网络协议盏对实时性的要求较高，所以我们可以考虑ARM9系列的内核。
又由于VoIP有语音编解码方面的需求，所以需要有DSP功能扩展的内核，所以ARM946E-S或ARM966E-S应该是比较合适的选择。
当然，在实际工作中的问题要比这个例子要复杂的多，比如在上一个例子中，我们也可以选择ARM7TDMI内核加一个DSP的解决方案，由ARM来完成系统控制以及网络协议盏的处理，由单独的DSP来完成语音编解码的功能。
我们需要对比不同方案的面积，功耗和性能等方面的优缺点。
同时我们还要考虑Cache size，TCM size，实际的内核工作频率等等相关问题，所以我们需要的一个能构快速建模的工具来帮助我们决定这些问题。
现在的EDA工具为我们提供了这样的可能，例如Synopsys?的CCSS（CoCentric System Studio）以及Axys?公司的Maxsim?等工具都可以帮助我们实现快速建模，并在硬件还没有实现以前就可以提供一个软件的仿真平台，让我们在这个平台上进行软硬联仿，评估我们设想的硬件是否满足需求。
2.我们应该选择那种总线结构？在提供内核给我们的同时，ARM也提供了多种的总线结构。
例如ASB，AHB，AHB lite，AXI等等，在定义使用何种总线的同时，我们还要评估到底怎样的总线频率才能满足我们的需求，而同时不会消耗过多的功耗和片上面积。
这就是我们平时常说的Architecture Exploration的问题。
和上一个问题一样，这样的问题也需要我们使用快速建模的工具来帮我们作决定。
通常，这些工具能为我们提供抽象级别很高的TLM（Transaction Level Models）模型来帮助我们建模，常用的IP在这些工具提供的库中都可以找到，例如各种ARM core，AHB/APB BFM（Bus Function Model），DMAC以及各种外设IP。
这些工具和TLM模型提供了比RTL仿真快100～10000倍的软硬联仿性能，并提供系统的分析功能，如果系统架构不能满足需要，那么瓶颈在系统的什么地方，是否是内核速度不够？总线频率太低？Cache太小？还是中断响应开销太多？是否需要添加DMA？等等，诸如此类的问题，我们多可以在工具的帮助下解决。
当然，机器不是万能的，不要指望工具能告诉你问题在哪里并告诉你怎么解决，工具能提供给你的只是一些统计的数据，而需要我们工程师去分析问题出在哪里并想出解决办法，所以熟悉AMBA体系结构和ARM内核是非常必要的。
3.如何选择外设IP，使用现成的IP还是自己定制？使用IP最大的优势是Time to Market，ARM提供了相当多的外设IP供我们选择。
ARM提供的外设IP集（PrimeCell? IP）包括了常用的绝大部分外设，我们可以参考表2：表2PrimeCell?的IP一直在增加，ARM会不定期在网站上公布最新可用的PrimeCell? IP，详情情参考：/products/solutions/PrimeCellPeripherals.htmlARM除了提供这些IP的RTL之外，还提供这些外设的驱动程序及测试程序。
使用现成IP方便的，但同时也带来灵活性的限制。
举个例子，当我们需要一个SPI总线接口的时候，我们应该使用ARM的SSP(Synchronous Serial Interface)这个IP，但是这个IP为了提供能与Motorola SPI，TI SSP，NS Microwire都兼容的功能，牺牲了片上面积，导致IP复杂度增加了。
如果我们的应用仅仅是需要和Motorola SPI的标准兼容，那我们又何必需要一个这样复杂的IP呢？自己定制IP虽然得到了灵活性的优势，但是确需要设计工程师完成自己的一套验证，同时也要为这个IP开发驱动程序，工作增加了许多。
我的建议是具体情况具体分析，在选择IP的时候也可以考虑第三方公司提供的基于AMBA总线标准的IP，比如Synopsys?的DesignWare? IP库中就有很多基于AMBA标准的IP可供选择，有时这些IP能够提供比ARM的IP更好的灵活性并同时使用更少的片上面积和功耗。
比如同样是Memory Controller，DesignWare?的DW_memctl就比ARM的MPMC(Multi-port Memory Controller)更灵活，可以定制更多的参数。
关于DesignWare? IP的详细资料，请参考：/products/designware/designware.html4.自己设计的连接在AMBA总线上的IP如何验证？如果我们确实要自己设计连接在AMBA总线的IP，那么熟悉AMBA的总线标准是必须的。
但是设计往往不是问题，问题是如何验证我们的IP能符合所有AMBA标准定义的行为呢？作为一个IP的验证，我们常常会使用所谓的Component-Based Verification，具体做法如图-2所示：图2在图2中我们要验证的是一个USB的IP，这个USB模块直接连到AHB总线上，在我们的testbench中需要如图中所示的各种VIP（Verification IP），如图中所示的BFM，Bus Monitor，才能够模拟一个USB模块会在真实的总线结构中会遇到的全部情况。
这些VIP可以由EDA vender提供，也可以由工程师自己编写，但通常这些VIP不会使用HDL语言编写，而是使用HVL(Hardware Verification Language)语言。
例如：e?, Vera等语言，当然同时也要使用支持这些语言的工具，如Verisity?的Specman?。
由于系统高速总线（通常是AHB或AXI）上的行为比较复杂，所以我建议这样的VIP不要由工程师自己开发，而尽量使用EDA vender提供经过了完善测试的VIP。
对于低速外设总线（APB）或SPI，I2C，USB等总线，则自己开发BFM模型和Monitor是可行的。
5. 搭建好的平台如何验证？我们选择了适合的ARM core和总线结构，挑选了合适的IP，然后搭好了积木，TOP完成了，问题也来了，TOP该如何验证？关于SoC的验证确实是个大题目，特别是在以IP为基础的SoC设计方法出现以后，在工程师的设计能力和验证能力中间出现了差距，也就是我们能在短时间内完成设计，却需要化数倍于设计的时间和人力来验证。
最消耗时间的工作一般来说发生在软硬联仿(SW/HW Co-simulation/Co-verification)的阶段。
大家知道，抽象级越高的仿真越快，反之越慢，所以如果在我们的TOP文件中所有的模块都是RTL或Gate level 的（包括ARM core），那么仿真的速度是谁也无法接受的，所以现实一点的方法是使用ARM core的DSM（Design Simulation Model）模型。
具体方法如图-3所示：图3我们在图3中可以看到，对于内核(Processor)和Memory Controller我们都使用了使用高级语言编写的行为模型，并在这些行为模型和真正的RTL之间使用PLI(Program Language Interface)语言编写的接口。
当然，所有别的外设IP和总线结构都还是使用RTL(因为我们就是要验证这些RTL)。
DSM模型大多由IP提供商提供，如果使用的是ARM core，当然就由ARM提供了。
软件由ARM提供的开发工具(ADS，RealView)编译好，产生bin文件，然后储存的Memory 的模型中。
这时我们已经可以开始仿真了，ARM的DSM模型会在仿真的过程中产生一个log.eis文件，这个文件顺序记录了ARM core曾经执行过的所有指令，通过这个文件，我们就可以对软件进行debug了。
当然，使用这个文件对软件进行debug是很痛苦的，因为工程师不仅不能中断、跟踪、单步执行软件，更不能使用Semihosting功能进行文件操作和调试信息传递。
如果可以使用AXD或Realview Debugger来对软件进行debug 将给工程师带来极大的方便，所以EDA公司也推出了相关的产品，例如Mentor Graphics?公司的Seamless?以及我们前面提到的Axys?公司的Maxsim?等工具都能提供与AXD或者Realview Debugger协同仿真的接口。
这样我们就可以象在目标板上调软件一样在仿真平台上调试软件了。
在这个抽象级别的仿真速度比纯RTL平台要快一些，大约能够做到1～100指令每秒的速度。
在这样的平台上进行驱动程序和启动代码验证是可行的，但是如果要进行应用程序的全功能验证，特别是有操作系统的应用，这样的平台还是太慢了。
比如在这样的平台上启动一个uClinux?，往往需要化数周的时间。
显然，在这样的速度下验证应用程序还是不现实的。
解决这个问题我们有两个个选择：(1) 使用硬件加速器某些EDA vender会提供相关的解决方案，例如Cadence?公司的PALLADIUM? Accelerator/Emulator 和Mentor Graphics?的VStationPRO? Emulation system。