SoC系統設計（簡體書）

《SoC系統設計》主要介紹在SoC的EDA平臺上進行系統設計的方法，全書共9章，第1章為緒論；第2章為SoC系統設計概述，內容包括SoC基本概念、SOC研究內容、分類及設計流程、IP核覆用技術、SoC設計工具等；第3章介紹現場可編程門陣列FPGA器件結構、配置及XilinxFPGA產品；第4章討論VHDL硬件描述語言使用方法，包括VHDL語法要素、順序描述語句及並行描述語句；第5章介紹常用組合邏輯電路和時序邏輯電路的VHDL設計；第6章介紹ISE工具軟件使用開發流程；第7章介紹ISE軟件中IP核應用技術，包括DCM、RAM、ROM、FIFO等IP的生成方法；第8章敘述Chipscope片內邏輯分析儀使用方法；第9章介紹EDK開發流程及基於MicroBlaze處理器的SoPC系統設計方法。《SoC系統設計》內容全面系統，以培養讀者實際應用開發為目標，實用性強，所配實例全部通過調試和驗證，可直接用在讀者的系統設計中。本書可作為高等院校電子、通信、計算機、自動化等相關專業的本科生和研究生教材，也可作為SoC開發人員的設計參考書。

《SoC系統設計》內容全面系統，以培養讀者實際應用開發為目標，實用性強，所配實例全部通過調試和驗證，可直接用在讀者的系統設計中。《SoC系統設計》可作為高等院校電子、通信、計算機、自動化等相關專業的本科生和研究生教材，也可作為SoC開發人員的設計參考書。

第1章 緒論第2章 SoC設計概述2.1 SoC基本概念2.2 SoC研究內容2.2.1 總線技術2.2.2 IP核覆用技術2.2.3 可靠性設計技術2.2.4 軟硬件協同設計技術2.2.5 SoC設計驗證技術2.2.6 芯片綜合／時序分析技術2.2.7 可測性／可調試性設計技術2.2.8 低功耗設計技術2.2.9 新型電路實現技術2.2.10 嵌入式軟件移植開發2.3 SoC分類2.3.1 CSoC技術特點2.3.2 SoPC技術特點2.3.3 ASIC SoC技術特點2.4 SoC技術發展方向2.5 SoC設計流程2.5.1 功能設計階段2.5.2 設計描述和行為級驗證2.5.3 邏輯綜合2.5.4 門級驗證2.5.5 佈局和佈線2.6 IP核覆用2.6.1 IP複用概念的產生2.6.2 IP複用的技術方法2.7 如何為SoC設計選擇IP核2.7.1 軟核與硬核的對比2.7.2 附加提供物2.7.3 EDA工具支持2.7.4 評估IP提供商2.8 降低SoC測試成本2.8.1 優化測試流程2.8.2 靈活配置測試平臺2.9 SOC設計平臺2.9.1 Synopsys2.9.2 Cadence2.9.3 Mentor Graphics2.10 系統級設計語言2.10.1 SystemC簡介2.10.2 SystemC主要內容2.10.3 SystemC與Systemverilog2.10.4 常用語言描述能力比較習題第3章 現場可編程門陣列FPGA3.1 FPGA結構與工作原理3.2 Xilinx FPGA產品概述3.2.1 Spartan系列3.2.2 Virtex系列3.3 FPGA配置3.4 實驗平臺介紹習題第4章 VHDL硬件描述語言4.1 VHDL硬件描述語言簡介4.2 VHDL語法要素4.2.1 文字規則4.2.2 數據對象4.2.3 VHDL數據類型4.2.4 VHDL運算符4.3 VHDL程序結構4.3.1 庫、程序包說明4.3.2 實體說明4.3.3 結構體說明4.4 VHDL順序語句4.4.1 賦值語句4.4.2 IF語句4.4.3 CASE語句4.4.4 LOOP語句4.4.5 NEXT語句4.4.6 EXIT語句4.4.7 子程序調用語句4.4.8 RETURN語句4.4.9 NULL語句4.5 VHDL並行語句4.5.1 賦值語句4.5.2 進程語句4.5.3 元件例化語句4.5.4 塊語句4.5.5 生成語句習題第5章 常用數字邏輯單元VHDL描述5.1 組合邏輯電路5.1.1 門電路5.1.2 編碼器5.1.3 譯碼器5.1.4 數據選擇器5.1.5 數值比較器5.1.6 算術運算5.2 時序邏輯電路5.2.1 觸發器5.2.2 移位寄存器5.2.3 計數器5.2.4 狀態機5.3 存儲器設計5.3.1 RAM存儲器設計5.3.2 ROM存儲器設計5.3.3 FIFO存儲器設計習題第6章 ISE軟件操作6.1 ISE概述6.2 ISE軟件安裝6.3 ISE界面6.4 ISE使用流程6.4.1 創建工程6.4.2 創建VHDL源文件6.4.3 功能仿真6.4.4 設計實現6.4.5 時序仿真6.4.6 下載配置習題第7章 ISE中lP核應用技術7.1 DCM IP核應用7.1.1 頂層文件編寫7.1.2 DCM IP核參數配置7.1.3 仿真驗證7.2 RAM IP核應用7.2.1 頂層文件編寫7.2.2 RAM IP核參數配置7.2.3 仿真驗證7.3 ROM IP核應用7.3.1 頂層文件編寫7.3.2 ROM IP核參數配置7.3.3 仿真驗證7.4 FIFO IP核應用7.4.1 頂層文件編寫7.4.2 FIFO IP核參數配置7.4.3 仿真驗證習題第8章 片內邏輯分析儀ChipScope應用8.1 ChipScope簡介8.2 ChipScope軟件安裝8.3 ChipScope軟件使用8.3.1 創建工程8.3.2 設計實現8.3.3 啟動核插入工具8.3.4 下載配置8.3.5 啟動Analyzer工具習題第9章 基於MicroBlaze的SoPC系統設計9.1 SoPC概述9.2 MicroBlaze處理器9.3 嵌入式開發套件EDK概述9.4 EDK軟件安裝9.5 EDK基本開發實例9.5.1 創建工程9.5.2 添加IP核9.5.3 工程編譯9.5.4 應用程序修改9.5.5 下載測試9.6 添加自定義IP核設計9.6.1 創建ISE工程9.6.2 新建EDK工程9.6.3 創建自定義IP核9.6.4 添加自定義IP核9.6.5 工程編譯9.6.6 添加應用程序9.6.7 下載測試習題參考文獻

2.4 SoC技術發展方向
SoC的概念從20世紀90年后期提出后，技術得到快速發展。不論是CSoC、SoPC還是ASIC SoC，與計算機學科、微電子學、材料與工藝學、電子通信等日益關聯，它們的交叉學科發展為SoC的技術發展提供了強有力的支持。
1.計算機學科提升SoC技術水平
馮。諾依曼體系結構（以程序和數據合一為特征）和數據流體系結構（以程序和數據分離為特征）是計算機的主流體系結構。通用計算機的微小型化，所謂“今天的PCB板就是明天的SoC”，是很好的腳注。
計算機領域的總線架構技術、算法實現技術、模塊化設計技術、BIOS技術、軟件工程技術、軟硬件調試技術、系統驗證技術、性能評估技術、實時處理技術、可靠性設計技術、人機交互技術、負載平衡技術和低功耗設計技術等無不反映到SoC設計技術中，也促使SoC能在幾年內迅猛發展起來，成為后PC時代的計算機主要發展方向之一。SoC技術發展盡管與工藝發展和EDA設計手段的提高有很大關系，但其核心是CPU核、總線架構和各種IP核。在總體性能評估和實現技術上，無不與計算機專業領域相關。在高端應用領域，如多CPU核集成和異構型集成等，計算機學科會繼續從不同層面推動SoC的技術發展。
2.SoC推動計算機體系結構發展
SoC技術發展與市場需求緊密相關。SoC的主要應用領域有計算機、通信、消費類電子、工控、交通運輸等。在SoC的銷售額中，通信類、計算機類和消費類占80％以上，消費類所占比重在不斷增長。進一步細分SoC市場，計算機類有圖像處理、硬盤驅動、高檔打印機、個人助理等；通信類有有線網、無線網、手機、可視設備、通信基站等；消費類有數字電視、DVD、STB、數碼相機等；工控類有過程控制／處理、測試／儀表、醫療設備、監控系統等：交通運輸類有引擎控制、儀表裝置、安全系統等。SoC市場規模的日益擴大，在信息技術和電子產品領域的地位越來越重要。
現在SoC市場上基本以中低檔的SoC產品為主。隨著數字化產品需求日益旺盛，對高端SoC的需求日益迫切，如在音視頻、通信等領域，對SoC提出了更高要求，需要雙核、四核等多核集成。SoC在中高檔方面將取代傳統意義上的CPU，向系統性能更好、功耗更小、成本更低、可靠性更高、開發更容易方向發展，滿足人們以GUI屏幕為中心的多媒體界面與信息終端交互需求，如手寫文字輸入、身份識別、語音撥號上網、收發電子郵件、視頻播放、網絡游戲、可視電話、語言同聲翻譯等。SoC將嵌入32位、64位RISC芯片或數字信號處理芯片等增強型處理器件，同時支持嵌入式RTOS發展，采用實時多任務編程技術和交叉開發工具技術來解決復雜系統的開發設計。所有這些都對計算機體系結構提出了更大挑戰。
3.SoC開創了交叉學科發展的新天地
SoC是需要多種學科支持的新興技術領域。它的發展已離不開計算機、微電子、材料與工藝、電子通信等領域的技術支持。新技術新產品不斷涌現，需求不斷牽引對SoC做更深入的研究。目前的SoC技術發展主要在同種工藝層面上實現，以電子技術為主。但在實際應用中，對微小型化和系統集成技術不斷提出新的更高需求。發展集微型機構，微型傳感器，微型執行器，光、機、電一體化，數字模擬混合集成電路，射頻（RF），信號處理和控制及通信接口電路于一體的能完成特定功能的微系統已經提到議事日程。