松耦合式可编程复杂SoC的设计实现

2011-06-10 12:47:45来源: elecfans
    随着科技的发展,信号处理系统不仅要求多功能、高性能,而且要求信号处理系统的开发、生产周期短,可编程式专用处理器无疑是实现此目的的最好途径。可编程专用处理器可分为松耦合式(协处理器方式,即MCU+协处理器)和紧耦合式(专用指令方式,即ASIP),前者较后者易于实现,应用较广。本文就是介绍一款松耦合式可编程专用复杂SoC设计实现,选用LEON3处理器作为MCU,Speed处理器作为CoProcessor。

  LEON3及Speed

  LEON3是由欧洲航天总局旗下的Gaisler Research开发、维护,目的是摆脱欧空局对美国航天级处理器的依赖。目前LEON3有三个版本(如表1),其中LEON3FT(LEON3 Fault-tolerant)只有欧空局内部成员可以使用。LEON3 (basic version)是遵循GNC GPL License的开源处理器,和SPARC V8兼容,采用7级Pipeline,硬件实现乘法、除法和乘累加功能,详细特性请参考相关技术文档[1]。

  表1 LEON3的不同版本

  

LEON3的不同版本

 

  目前,LEON3处理器因为开源、高性能、采用AMBA总线易扩展及软件工具完备等因素,在国内外大学(如UCB、UCLA、Princeton University等)及科研院所的科研活动中得到广泛应用。

  Speed(又名GA3816)是一款我国自主研发、处于同时代国际先进水平、可重构、可扩展的面向FFT、IFFT、FIR及匹配滤波应用的信号处理器,其内部结构如图1所示,具有以下特点[2~4]:

  1)Speed在追求运算速度的同时兼顾通用性,通过设置64位控制字,器件内部资源可根据不同应用进行重组;

  2)可以实现FFT、IFFT、FFT-IFFT、FIR、滑窗卷积等运算,峰值运算能力达256亿次浮点乘累加/秒;3)由160个实数浮点乘法累加运算器组成40个复数乘法累加器阵列,1Mbit的双口SRAM,8个512×32bit系数ROM,两个直角到极坐标转换电路,两个对数变换电路及其它辅助电路和控制电路。

  

Speed的内部模块结构

 

  图1 Speed的内部模块结构

  Speed传统的工作方式是通过片外FPGA输入控制信号和待处理数据,这不仅增大了PCB板级布线、调试的工作量,而且FPGA不能用C等高级语言编程,算法改动起来不灵活。另一方面,随着半导体工艺、微电子技术的发展,大规模的复杂SoC实现技术逐渐成熟,因此有必要将板级FPGA + Speed改进为芯片级MCU + Speed,这样既能实现真正的可编程增大灵活性,又能加快用户开发信号处理系统的速度。利用AHB实现通信

  为了实现可编程,需要将C/C++程序表达的信息经过编译器、LEON3处理器、AHB总线、DMA控制器和必要的HDL代码,转化成Speed能够识别的信息,进入Speed模块中,如图2。其中AHB总线是LEON3 Core和Speed Core结合的关键。

  

实现软件可编程的过程

 

  图2 实现软件可编程的过程

   

[1] [2] [3]

关键字:SOC  松耦合

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0610/article_2204.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
SOC
松耦合

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved