5--芯片規(guī)劃與設(shè)計(jì)3學(xué)時(shí)

1、SoC芯片規(guī)劃與設(shè)計(jì)1Review時(shí)鐘的非理想化 時(shí)鐘偏差 時(shí)鐘抖動(dòng)最常用的時(shí)鐘分布技術(shù) H樹形時(shí)鐘分布同步電路和異步電路2幾款SoC芯片的版圖SEP0718 65nm TSMC累計(jì)流片20余次10多種SoC芯片65nm，千萬(wàn)門級(jí)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)3Samsung 64104Samsung S5PV2105Telechips 89006SEP07187MULTI-LAYER BUS存儲(chǔ)系統(tǒng)NANDDDR2NOR/SRAM/ SDRAMGPS系統(tǒng)外設(shè)與接口GPIOI2CUSB OTGUARTPWMSDIOTOUCHSPI多媒體系統(tǒng)CODECI2SHDMILCDCVPUGPU系統(tǒng)與時(shí)鐘控制DMACPMUTI

2、MERVICRTCARM11SEP0718結(jié)構(gòu)圖8PHYSDIO (2)NANDNOR/ SRAMESRAM (96kB)GPIO (AO)GPIOPWMTOUCH/ADCTIMERBUS2 - AHB32BUS4 - APB32VPULCDCDMAC1DOWN SIZERPMUSYS CTRLRTCVICHDMIBUS1 - AHB64DDR23ARM11GPSGPUDMAC2DOWN SIZERI2CSPI (3)AUDIO CODECAUDIO CODECHDMIPHYBUS3 - AHB32BUS5 - APB32PHYUSB OTGUSB DMAI2SUART (4)GPS CTRL

3、I2SLCDC芯片設(shè)計(jì)環(huán)境SUN大型服務(wù)器工作站14深亞微米EDA軟件瘦客戶機(jī)30矢量信號(hào)源邏輯分析系統(tǒng)HP server20可編程電源網(wǎng)絡(luò)分析儀頻譜分析儀6GHZ混合信號(hào)測(cè)試9SoC芯片的組成SoC芯片應(yīng)包括哪些模塊？系統(tǒng)總線存儲(chǔ)器/存儲(chǔ)器控制器嵌入式微處理器內(nèi)核中斷控制器DMA控制器鎖相環(huán)電源管理模塊RTC通用GPIO定時(shí)器通信控制10芯片量產(chǎn)流程芯片需求分析芯片定義板級(jí)模塊測(cè)試系統(tǒng)級(jí)測(cè)試穩(wěn)定性測(cè)試產(chǎn)品樣機(jī) 產(chǎn)品小批量芯片量產(chǎn)模塊劃分電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證物理設(shè)計(jì)流 片 封裝ATE測(cè)試市場(chǎng)調(diào)研產(chǎn)品定義方案設(shè)計(jì)芯片需求11視頻數(shù)據(jù)采集SoC芯片的設(shè)計(jì)12功能需求用攝像頭（如手機(jī)用的針孔攝像頭）拍攝視頻

4、，分辨率大約在320*240，把視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行簡(jiǎn)單加密，然后把加密后的視頻數(shù)據(jù)流存放入microSD卡中。用專用的PC機(jī)軟件把microSD卡中的文件解碼后在PC機(jī)上播放出來。進(jìn)行要求可以配置每秒鐘拍幾幀圖像，可配置為1、2或3秒拍一張，最多配置為每秒拍15張。13功能需求（續(xù)）根據(jù)用戶提出的要求，研發(fā)包含兩部分內(nèi)容， 一部分是芯片設(shè)計(jì)， 一部分是桌面視頻播放軟件設(shè)計(jì)。14功能需求（續(xù)）芯片設(shè)計(jì)功能 可接駁標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式CMOS Sensor攝像頭（標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)內(nèi)嵌的攝像頭模塊）； 最大播放幀數(shù) 15幀/S ，用戶可以通過桌面軟件配置播放幀數(shù)； 拍攝的視頻圖像以數(shù)據(jù)流形式直接存入SD卡 對(duì)視頻數(shù)據(jù)流

5、進(jìn)行簡(jiǎn)單的加密 電池供電，片內(nèi)集成1.8V LDO 低功耗，預(yù)計(jì)可支持不低于4個(gè)小時(shí)的視頻采集和存儲(chǔ)15功能需求（續(xù)）PC端桌面軟件功能 PC端桌面軟件可以通過串口對(duì)芯片進(jìn)行配置桌面軟件可以讀取SD卡內(nèi)的視頻圖像，并播放解壓16需求分析（1）用攝像頭拍攝視頻Camera接口模塊 把攝像頭傳送來數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為可通過總線讀取的信號(hào)17需求分析（2）把拍攝的視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行簡(jiǎn)單加密加密 可把每個(gè)byte的數(shù)據(jù)進(jìn)行1、3、5、7位取反18需求分析（3）把視頻數(shù)據(jù)流存放入microSD卡中SDIO控制器 負(fù)責(zé)控制SD卡的數(shù)據(jù)傳送，把從總線上接收的視頻數(shù)據(jù)流傳送到SD卡中 先發(fā)出初始化SD卡的命令，收到SD卡

6、回復(fù)信號(hào)后，開始按block往SD卡傳送數(shù)據(jù)19需求分析（4）用專用的PC機(jī)軟件把microSD卡中的文件和編碼后在PC機(jī)上播放出來。進(jìn)行PC端軟件： 編碼成MPEG4并播放20需求分析（5）要求可以配置每秒鐘拍幾幀圖像，可配置為1、2 或3秒拍一張，最多配置為每秒拍15張?？赏ㄟ^串口配置軟件 PC端有一個(gè)串口配置程序 SoC上的嵌入式軟件收到UART中斷后在中斷服務(wù)程序中可配置定時(shí)器。定時(shí)器中斷發(fā)生后開始拍攝視頻SoC UART、Timer21需求分析（6）盡量減少外接電路，上電后即從片上存儲(chǔ)器讀出程序并執(zhí)行。在視頻芯片中設(shè)計(jì)一個(gè)ROM，程序固化在ROM中。22需求分析（7）低速運(yùn)行，時(shí)鐘頻

7、率為20MHzPLL或者RC振蕩器23產(chǎn)品定義監(jiān)控產(chǎn)品 攝像頭拍攝視頻，麥克風(fēng)錄制聲音 把視頻進(jìn)行編碼，把聲音進(jìn)行壓縮，減少數(shù)據(jù)量 編碼、壓縮后的數(shù)據(jù)存放在SD卡中 通過PC可從SD卡讀取音視頻數(shù)據(jù)，并進(jìn)行回放 220V有源供電具體參數(shù) 攝像頭像素，30萬(wàn)、1M、2M？接口？ 視頻分辨率，CIF、VGA、D1、720p、1080p？ 視頻幀率，15fps、30fps？ 視頻壓縮，MPEG2、H.264、MPEG4？ 音頻采樣率，8K、16K、44.1K、48K？ 音頻精度，8bit、10bit、16bit、24bit？ 音頻壓縮，ADPCM、MP3？ SD存放數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)度，1小時(shí)、2小時(shí)、24

8、小時(shí)？ 尺寸大小要求、功耗要求、成本、使用環(huán)境24產(chǎn)品指標(biāo)攝像頭：100萬(wàn)300萬(wàn)像素，并行數(shù)據(jù)口視頻分辨率：D11080p 視頻幀率：15fps視頻壓縮格式：H.264 音頻采樣率：16KHz 音頻精度：16位音頻壓縮格式：8bit ADPCMSD卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：24小時(shí)25方案設(shè)計(jì)硬件方案 AC-DC 攝像頭 麥克風(fēng) 主芯片 其它配套硬件？ SD卡 PCB 外殼軟件方案 SD卡讀寫軟件 音視頻回放軟件 SoC內(nèi)部軟件？26芯片需求和定義芯片定義 ADC CAMERA I/F+ENCODER SD控制器 ADPCM壓縮功能分析 錄音 錄視頻 SD卡存儲(chǔ)Is this enough to start the chip design?27芯片定義問題系統(tǒng)總線 AMBA AHB/APB/AXI內(nèi)核ARM7/9/11功耗管理 PMU中斷控制器 INTC存儲(chǔ)器 FLASH/RAMI2S/AC97+AUDIO ADC DC-DC/LDO?攝像頭如果配置？SD卡容量是否夠大？如果不夠怎么辦？是否需要遠(yuǎn)程控制？ 功能模塊如何互連？ 音質(zhì)要求如何？芯片成本如何核算？ 芯片功耗要求？設(shè)計(jì)周期？設(shè)計(jì)投入？28結(jié)構(gòu)框圖?29芯片設(shè)計(jì)框圖30PLL (RC)PMCSDIOCameraACORE加密AHBDMAG P I OINTCA P BTIME