基于IP模块的片上系统设计

0 引言随着国防军工、计算机和汽车电子产业的发展，电子产品和系统要求实现功能强、性能优、体积小、重量轻之特性，从当前电子产品及芯片发展的技术领域来考虑，实现该功能的电子产品有两种方式：其一，从芯片设计角度出发，依赖于 SoC 片上系统芯片设计及制造技术的发展和推进；其二，从芯片封装技术的角度考虑，依赖于近年来逐步发展和成熟起来的先进封装技术的支持。

SoC（System on Chip）片上系统是芯片研发人员研究的主方向。

它是将多个功能模块进行片上系统设计，进而形成一个单芯片电子系统，实现电子产品小型化、多功能、高可靠的特征需求，是芯片向更高层次发展的终极目标；但是，SoC 片上系统需要多个功能模块工艺集成，同时涉及各功能模块电路的信号传输和处理，技术要求高，研发周期长，开发成本高，无法满足电子产品升级换代的快速更新。

基于以上产品需求，在混合集成电路 HIC（Hybrid integrated circuit）封装技术基础上，MCM（Multi-Chip Module）及 SIP （System in package）等微电子封装技术逐渐在此方向上获得突破，在牺牲部分面积等指标的情况下，形成单一的封装“芯片”，并且可快速实现相同功能的芯片量产，推动产品快速上市。

本文将介绍 SoC 片上系统的优势和产品快速更新需求的矛盾，为解决此矛盾，从封装技术角度出发，给出微电子封装技术发展的 3 个关键环节，即HIC、MCM 及 SIP，介绍了其各自封装技术的优缺点，阐释了 HIC、MCM 及 SIP 的相互关系，最终分析形成一套基本满足 SOC 片上系统功能且可快速开发组装形成批量产能的 SIP 封装技术，快速实现电子产品整机或系统的芯片级更新需求。

1 SoC 片上系统分析SoC 即系统级芯片，从狭义的角度讲，SoC 是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广义的角度讲，SoC 是一个微小型系统。

集成电路的片上系统集成与设计技术手段集成电路（IC）是现代电子设备的核心组成部分，它通过将大量的微小电子元件，如晶体管、电阻、电容等，集成在一块小的硅片上，实现了复杂的功能。

随着科技的快速发展，集成电路的功能越来越强大，片上系统（System-on-Chip, SoC）的概念应运而生。

片上系统集成与设计技术手段成为集成电路领域的重要研究方向。

1. 片上系统集成片上系统集成是指将整个系统或多个系统集成在一块集成电路芯片上，从而实现各种功能。

这种集成方式可以大大缩小系统的体积，降低功耗，提高性能和可靠性。

SoC的集成度可以从简单的微处理器核心和几块模拟电路，到复杂的包含多个处理器核心、图形处理单元、数字信号处理器、存储器、接口等全功能系统。

2. 设计技术手段为了实现高集成度的片上系统，设计人员需要采用多种先进的设计技术手段：2.1 硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是用于描述电子系统结构和行为的语言，如Verilog和VHDL。

通过使用HDL，设计人员可以在抽象层次上描述整个系统，而无需关心底层电路的具体实现。

这使得设计人员能够更加专注于系统的功能和性能，提高设计效率。

2.2 库和IP核心在片上系统集成过程中，利用已有的库和IP（Intellectual Property）核心可以大大缩短设计周期。

库提供了常用的模块，如乘法器、加法器等；IP核心则是预先设计好的模块，如处理器核心、DSP核心等。

通过复用这些模块和核心，设计人员可以快速构建复杂的片上系统。

2.3 综合和布局规划综合是将HDL描述转换为底层电路的过程。

在这个过程中，综合工具会考虑电路的性能、面积和功耗等因素，自动选择合适的电路实现。

布局规划则是确定电路在芯片上的位置和连接关系，其目标是优化电路的性能和功耗，同时满足面积和制造要求。

2.4 仿真和验证在设计过程中，需要进行多次仿真和验证，以确保设计的正确性和可靠性。

仿真是在软件层面上模拟电路的行为，验证则是通过测试芯片来验证电路的功能和性能。

Verilog-A的模拟电路行为模型及仿真作者：朱樟明，张春朋，杨银堂，付永朝关键词：Verilog－A，行为，模型，仿真摘要：分析了模拟硬件描述语言Verilog－A的特点及模型结构，根据仿真速度和仿真精度的折衷考虑，设计实现了模拟开关、带隙基准电压源及运放的Verilog－A行为模型。

根据数模转换器（DAC）的特性，基于Verilog－A设计了DAC参数测试模型，也建立8位DAC 的行为模型。

所有行为模型都在Cadence Spectre仿真器中实现了仿真验证。

随着集成电路技术的不断发展，片上系统（SOC）设计正在成为集成电路设计的发展方向。

SOC芯片集成了大量的IP核，如微处理器、数字信号处理器（DSP）、模／数转换器（ADC）、数／模转换器（DAC）、模拟滤波器、存储器及射频（RF）单元等，使得芯片的设计规模远远超过了以往的设计，其片内通讯及IP核接口的复杂程度也大大提高，从而使其设计的难度和复杂度都达到了前所未有的程度［1］，而SOC系统验证就成为了设计的难点。

SOC系统验证就是对基于IP核实现的SOC系统进行功能验证、静态时序分析、功耗分析等，以保证正确的系统功能和良好的产品性能。

以前的SOC验证方法是基于混合信号集成电路仿真方法，其中模拟IP核的仿真则采用Spice仿真方法实现。

虽然这种仿真方法具有较高的仿真精度，但是仿真速度无法满足产品开发的时间要求，也对仿真收敛性提出了新的要求。

本文基于模拟硬件描述语言Verilog－A，研究模拟电路的行为模型及仿真，建立了带隙基准电压源、运放等模拟IP核的精确行为模型。

如果对所有的模拟IP核建立精确行为模型，不仅可以很好的解决SOC的系统验证，也可以解决ADC等混合信号集成电路的参数测试问题。

1模拟硬件描述语言Verilog－AVerilog－A是描述模拟电路系统和模拟电路单元的结构、行为及特性参数的模块化硬件描述语言［2－3］，也可以用于描述传统的信号系统，如固体力学、流体力学、热力学等系统。

片上系统（SOC）技术题集一、选择题1. 片上系统（SOC）中的微处理器通常不包括以下哪种类型？（）A. 精简指令集（RISC）处理器B. 复杂指令集（CISC）处理器C. 超长指令字（VLIW）处理器D. 数字信号处理器（DSP）答案：D2. 以下关于片上系统（SOC）中存储器的描述，错误的是（）A. 片上存储器通常包括静态随机存储器（SRAM）B. 动态随机存储器（DRAM）常用于片上系统的高速缓存C. 片上存储器还可能包含只读存储器（ROM）D. 闪存（Flash Memory）可用于片上系统的非易失性存储答案：B3. 在片上系统（SOC）的总线架构中，以下哪种总线主要用于连接高速设备？（）A. 先进高性能总线（AHB）B. 先进系统总线（ASB）C. 外围设备总线（APB）D. 片上互联总线（OCB）答案：A4. 片上系统（SOC）设计中的硬件描述语言，以下不属于的是（）A. Verilog HDLB. VHDLC. SystemVerilogD. C++答案：D5. 关于片上系统（SOC）中的时钟管理单元，以下说法正确的是（）A. 负责产生不同频率的时钟信号B. 只用于同步数字电路C. 对系统性能没有影响D. 不需要考虑功耗问题答案：A6. 以下哪种不是片上系统（SOC）中的常见接口标准？（）A. USBB. PCI ExpressC. SATAD. AGP答案：D7. 片上系统（SOC）中的电源管理模块的主要功能不包括（）A. 降低系统功耗B. 提供稳定的电源电压C. 实现电源的动态调整D. 进行数据处理运算答案：D8. 在片上系统（SOC）的验证方法中，以下不属于功能验证的是（）A. 模拟验证B. 形式验证C. 硬件加速验证D. 可靠性验证答案：D9. 片上系统（SOC）的可测试性设计（DFT）技术不包括（）A. 边界扫描测试B. 内建自测试C. 逻辑模拟测试D. 扫描链测试答案：C10. 以下关于片上系统（SOC）中的模拟/混合信号模块的描述，不正确的是（）A. 包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）B. 对噪声不敏感C. 可能需要特殊的工艺和设计技术D. 性能会受到工艺偏差的影响答案：B11. 片上系统（SOC）的封装技术中，以下不是关键考虑因素的是（）A. 散热性能B. 引脚数量C. 成本D. 软件开发难度答案：D12. 关于片上系统（SOC）中的知识产权（IP）核，以下说法错误的是（）A. 可以是软核、硬核或固核B. 一定是由芯片制造商自主研发C. 可以提高设计效率D. 需要进行集成和验证答案：B13. 片上系统（SOC）的低功耗设计技术不包括（）A. 动态电压频率调整（DVFS）B. 门控时钟技术C. 增加晶体管尺寸D. 多阈值电压技术答案：C14. 以下不是片上系统（SOC）中的安全机制的是（）A. 加密引擎B. 身份认证模块C. 图形处理单元（GPU）D. 访问控制逻辑答案：C15. 片上系统（SOC）中的通信协议不包括（）A. I2CB. SPIC. HDMID. OpenGL答案：D16. 关于片上系统（SOC）中的实时操作系统（RTOS），以下描述错误的是（）A. 具有高实时性B. 资源占用少C. 不支持多任务处理D. 常用于嵌入式系统答案：C17. 片上系统（SOC）的集成度不断提高，以下不是其带来的挑战的是（）A. 设计复杂度增加B. 测试难度降低C. 信号完整性问题D. 功耗管理困难答案：B18. 以下哪种不是片上系统（SOC）中的嵌入式存储类型？（）A. eDRAMB. MRAMC. SRAMD. HDD答案：D19. 片上系统（SOC）中的片上网络（NoC）的主要优势不包括（）A. 提高通信效率B. 降低布线复杂度C. 增加系统功耗D. 支持并行通信答案：C20. 关于片上系统（SOC）中的验证平台，以下说法不正确的是（）A. 可以基于软件进行模拟B. 只能使用硬件进行验证C. 可能包括仿真器和原型开发板D. 有助于提高验证效率答案：B21. 在片上系统（SOC）中，以下哪种组件通常用于实现高速数据缓存？（）A. 静态随机存储器（SRAM）B. 动态随机存储器（DRAM）C. 闪存（Flash Memory）D. 只读存储器（ROM）答案：A22. 对于片上系统（SOC）的电源管理组件，以下描述不正确的是（）A. 能实现不同电压域的管理B. 仅关注核心组件的供电C. 有助于降低系统功耗D. 包括降压转换器和稳压器答案：B23. 片上系统（SOC）中的模拟数字转换器（ADC）组件，其主要性能指标不包括（）A. 分辨率B. 转换速度C. 存储容量D. 信噪比答案：C24. 以下哪种组件在片上系统（SOC）中负责实现硬件加密功能？（）A. 加密协处理器B. 图形处理器（GPU）C. 数字信号处理器（DSP）D. 直接内存访问控制器（DMA）答案：A25. 片上系统（SOC）中的实时时钟（RTC）组件，其特点不包括（）A. 低功耗运行B. 高精度计时C. 占用大量芯片面积D. 通常由电池供电答案：C26. 在片上系统（SOC）中，以下哪个组件用于实现系统的复位功能？（）A. 复位控制器B. 时钟发生器C. 中断控制器D. 看门狗定时器答案：A27. 关于片上系统（SOC）中的DMA（直接内存访问）组件，以下说法正确的是（）A. 只能在内存与外设之间传输数据B. 会降低系统的数据传输效率C. 无需处理器干预即可进行数据传输D. 不支持突发传输模式答案：C28. 片上系统（SOC）中的UART（通用异步收发传输器）组件，常用于（）A. 高速并行数据传输B. 短距离无线通信C. 低速串行通信D. 音频信号处理答案：C29. 以下哪种组件在片上系统（SOC）中用于产生精准的时钟信号？（）A. 锁相环（PLL）B. 计数器C. 移位寄存器D. 译码器答案：A30. 片上系统（SOC）中的温度传感器组件，其输出通常为（）A. 模拟电压信号B. 数字脉冲信号C. 串行数据D. 并行数据答案：A31. 在片上系统（SOC）中，负责处理音频信号的组件通常是（）A. 音频编解码器B. 网络控制器C. 显示控制器D. 存储控制器答案：A32. 关于片上系统（SOC）中的USB（通用串行总线）控制器组件，以下错误的是（）A. 支持多种传输速率B. 只能连接主机设备C. 遵循特定的通信协议D. 具备电源管理功能答案：B33. 片上系统（SOC）中的中断控制器组件，其主要作用不包括（）A. 管理外部中断请求B. 确定中断优先级C. 执行中断服务程序D. 屏蔽不需要的中断答案：C34. 以下哪种组件在片上系统（SOC）中用于实现图像显示控制？（）A. 显示引擎B. 蓝牙模块C. 以太网控制器D. 红外收发器答案：A35. 片上系统（SOC）中的SPI（串行外设接口）组件，其特点包括（）A. 全双工通信B. 多主设备支持C. 高速数据传输D. 复杂的协议答案：A36. 在片上系统（SOC）中，用于实现无线通信功能的组件可能是（）A. Wi-Fi 模块B. 模数转换器C. 数模转换器D. 定时器答案：A37. 关于片上系统（SOC）中的GPIO（通用输入输出）组件，以下说法正确的是（）A. 只能作为输入端口B. 引脚数量固定C. 可配置为输入或输出D. 不支持中断功能答案：C38. 片上系统（SOC）中的I2C（两线式串行总线）组件，其通信方式为（）A. 同步串行通信B. 异步串行通信C. 并行通信D. 无线通信答案：A39. 以下哪种组件在片上系统（SOC）中用于存储启动代码？（）A. 高速缓存B. 引导 ROMC. 随机存储器D. 闪存答案：B40. 片上系统（SOC）中的CAN（控制器局域网络）总线控制器组件，常用于（）A. 工业自动化领域B. 消费电子领域C. 航空航天领域D. 医疗设备领域答案：A41. 片上系统（SOC）技术的发展起源于以下哪个时期？（）A. 20 世纪 70 年代B. 20 世纪 80 年代C. 20 世纪 90 年代D. 21 世纪初答案：C42. 在片上系统（SOC）技术早期发展阶段，以下哪个因素对其发展起到了关键推动作用？（）A. 半导体工艺的进步B. 软件编程语言的创新C. 计算机体系结构的变革D. 通信技术的发展答案：A43. 以下哪个事件标志着片上系统（SOC）技术进入快速发展期？（）A. 英特尔推出第一款集成度较高的 SOC 芯片B. 台积电研发出先进的制程工艺C. 移动设备对低功耗高性能芯片的需求增加D. 量子计算技术的突破答案：C44. 片上系统（SOC）技术发展过程中，以下哪种设计方法的出现极大提高了设计效率？（）A. 自顶向下设计B. 自底向上设计C. 基于模块的设计D. 软硬件协同设计答案：D45. 在片上系统（SOC）技术的发展历程中，以下哪个阶段开始注重系统的低功耗设计？（）A. 初期阶段B. 中期阶段C. 近期阶段D. 一直都很注重答案：C46. 片上系统（SOC）技术发展中，以下哪种封装技术的应用促进了芯片性能的提升？（）A. BGA 封装B. CSP 封装C. QFN 封装D. 3D 封装答案：D47. 以下哪个领域的需求对片上系统（SOC）技术的发展产生了重要影响？（）A. 工业控制B. 医疗设备C. 消费电子D. 以上都是答案：D48. 片上系统（SOC）技术发展的哪个阶段，多核架构开始广泛应用？（）A. 早期B. 中期C. 近期D. 一直都有广泛应用答案：C49. 在片上系统（SOC）技术的演进过程中，以下哪个因素促使芯片集成度不断提高？（）A. 市场竞争的加剧B. 客户对功能多样化的需求C. 制造工艺的改进D. 以上都是答案：D50. 片上系统（SOC）技术发展中，以下哪种验证技术的出现提升了芯片的可靠性？（）A. 形式验证B. 功能验证C. 物理验证D. 以上都是答案：D51. 以下哪个时间段，片上系统（SOC）技术在汽车电子领域得到了广泛应用？（）A. 20 世纪 80 年代B. 20 世纪 90 年代C. 21 世纪初D. 近十年答案：D52. 片上系统（SOC）技术发展历程中，以下哪个因素对其成本降低起到了关键作用？（）A. 大规模生产B. 设计工具的优化C. 产业链的完善D. 以上都是答案：D53. 在片上系统（SOC）技术的发展过程中，以下哪个阶段开始引入人工智能相关的功能模块？（）A. 早期B. 中期C. 近期D. 尚未引入答案：C54. 片上系统（SOC）技术发展中，以下哪种通信标准的出现推动了其在物联网领域的应用？（）A. ZigbeeB. Bluetooth Low EnergyC. Wi-Fi 6D. 以上都是答案：D55. 以下哪个时期，片上系统（SOC）技术在图像处理方面取得了重大突破？（）A. 20 世纪 90 年代B. 21 世纪初C. 近五年D. 近十年答案：D56. 片上系统（SOC）技术发展过程中，以下哪个技术的发展使得芯片的工作频率不断提高？（）A. 散热技术B. 电源管理技术C. 时钟技术D. 以上都是答案：D57. 在片上系统（SOC）技术的发展历史中，以下哪个阶段开始重视芯片的安全性设计？（）A. 早期B. 中期C. 近期D. 一直都重视答案：C58. 片上系统（SOC）技术发展中，以下哪种新兴材料的应用有望进一步提升芯片性能？（）A. 石墨烯B. 碳化硅C. 氮化镓D. 以上都是答案：D59. 以下哪个事件对片上系统（SOC）技术的全球化发展产生了深远影响？（）A. 互联网的普及B. 5G 通信技术的商用C. 国际贸易的自由化D. 以上都是答案：D60. 片上系统（SOC）技术的发展历程中，以下哪个阶段开始强调芯片的可重构性？（）A. 早期B. 中期C. 近期D. 尚未强调答案：C61. 以下哪项不是片上系统（SOC）的主要特点？（）A. 高集成度B. 低功耗C. 单一功能D. 小型化答案：C62. 片上系统（SOC）技术能够实现小型化的关键因素在于（）A. 采用先进的封装技术B. 减少组件数量C. 提高芯片工作频率D. 降低电源电压答案：A63. 在片上系统（SOC）中，实现低功耗的常见技术不包括（）A. 动态电压缩放B. 增加晶体管数量C. 门控时钟D. 睡眠模式答案：B64. 片上系统（SOC）的高集成度带来的优势不包括（）A. 降低成本B. 提高性能C. 增加设计复杂度D. 减小系统体积答案：C65. 以下关于片上系统（SOC）的实时性特点，描述正确的是（）A. 所有任务都能在规定时间内完成B. 只适用于对实时性要求不高的应用C. 实时性不受系统负载影响D. 不需要考虑任务优先级答案：A66. 片上系统（SOC）的可扩展性特点体现在（）A. 能方便地添加或删除功能模块B. 集成度固定不可改变C. 性能无法进一步提升D. 对新的技术不兼容答案：A67. 以下哪项不是片上系统（SOC）可靠性特点的保障措施？（）A. 冗余设计B. 错误检测与纠正C. 降低工作温度D. 频繁更新软件答案：D68. 片上系统（SOC）的高性能特点主要通过以下哪种方式实现？（）A. 降低时钟频率B. 减少缓存大小C. 优化系统架构D. 增加系统延迟答案：C69. 关于片上系统（SOC）的智能化特点，以下错误的是（）A. 具备自适应能力B. 完全依赖人工干预C. 能进行智能决策D. 具有学习能力答案：B70. 片上系统（SOC）的并行处理特点能够（）A. 提高单个任务的处理速度B. 同时处理多个任务C. 降低系统资源利用率D. 增加任务执行时间答案：B71. 以下哪项不是片上系统（SOC）灵活性特点的表现？（）A. 支持多种工作模式B. 硬件架构固定不变C. 可根据需求定制功能D. 能够适应不同应用场景答案：B72. 片上系统（SOC）的保密性特点主要通过以下哪种方式实现？（）A. 公开系统架构B. 加密关键数据C. 减少安全模块D. 降低系统防护级别答案：B73. 关于片上系统（SOC）的兼容性特点，以下正确的是（）A. 只能与特定设备兼容B. 支持多种接口和协议C. 无法与旧版本系统交互D. 限制了系统的应用范围答案：B74. 片上系统（SOC）的高效能特点体现在（）A. 能源利用率低B. 计算效率高C. 存储容量小D. 通信速度慢答案：B75. 以下哪项不是片上系统（SOC）可重构性特点的优势？（）A. 快速适应新需求B. 增加硬件成本C. 延长产品生命周期D. 提高系统灵活性答案：B76. 片上系统（SOC）的集成化特点导致（）A. 系统复杂度降低B. 测试难度减小C. 芯片面积增大D. 开发周期缩短答案：C77. 关于片上系统（SOC）的高速通信特点，以下错误的是（）A. 数据传输速率高B. 通信延迟低C. 信道带宽有限D. 不支持多通道通信答案：D78. 片上系统（SOC）的自适应性特点能够（）A. 无视环境变化B. 根据工作负载自动调整性能C. 降低系统稳定性D. 增加系统功耗答案：B79. 以下哪项不是片上系统（SOC）高可靠性特点的影响因素？（）A. 优质的原材料B. 复杂的电路设计C. 严格的生产工艺D. 频繁的系统升级答案：D80. 片上系统（SOC）的多功能特点意味着（）A. 功能单一且固定B. 能满足多种应用需求C. 限制了系统的扩展性D. 降低了系统的性能答案：B二、填空题1. 片上系统（SOC）技术的优势之一是能够显著提高系统的（集成度），减少芯片外的组件数量，从而降低系统成本和（尺寸）。

基于可编程片上系统的嵌入式系统设计一、引言随着信息技术的迅猛发展，嵌入式系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

嵌入式系统作为硬件和软件相结合的集成系统，拥有自主性能和专用性能，可以广泛应用于消费电子，医疗，安防等领域。

在嵌入式系统设计中，可编程片上系统（FPGA）已成为一种常用的设计方法。

本文将介绍基于可编程片上系统的嵌入式系统设计方法和应用。

二、可编程片上系统可编程片上系统是一种基于FPGA技术的芯片，其可以被编程实现任何数字电路的功能。

FPGA的设计和实现过程是通过硬件描述语言进行的，比如VHDL和Verilog。

设计人员可以用硬件描述语言对电路功能进行描述，在FPGA中进行实现。

与ASIC不同，FPGA的设计过程相比而言还是比较容易的。

因此，FPGA广泛应用于嵌入式系统设计中。

三、基于可编程片上系统的嵌入式系统设计在嵌入式系统设计中，FPGA经常被用来实现数字信号处理和控制等高性能的电路。

可编程片上系统（FPGA）的设计过程包括系统级设计、硬件描述和实现。

最终的结果是将设计好的可编程片上系统制成一个集成电路。

在设计时可以选择一整套已有的IP核来满足要求，也可以通过硬件描述语言进行开发和实现。

在实现的过程中，需要进行功能仿真，电路综合，输出编程文件等一系列工作。

以一个LED闪烁的设计为例，该例子通过控制输出口达到LED闪烁的效果。

示例具体设计如下：1. 系统级设计设计一个简单控制模块，该模块需要控制FPGA的输出口。

2. 硬件描述使用Verilog描述一个简单的模块，通过端口功能将头文件与IP核库结合。

该模块能够控制输出端口，实现LED的闪烁。

module led_blink(input clk, // 时钟信号output reg led // 输出口);always @(posedge clk)led <= ~led; // LED闪烁endmodule3. 实现将硬件描述修改为逻辑网表，通过FPGA综合软件进行综合，将设计转换到制约文件，最后生成输出编程文件。

智能仪器原理与设计课后答案【篇一：《智能仪器设计》复习题及答案】>答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。

2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。

答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。

智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。

3、在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个i/o端口？答：在mcs-51系列单片机中扩展外部存储器用p0和p2口。

4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的为片外程序存储器的读选通信号，而和为片外数据存储器的读和写选通信号。

5、mcs-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？答：mcs-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。

它们各自的中断服务程序入口地址见下表。

6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。

7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。

答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。

多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于高速数据采集系统。

（2）多路通道共享放大器、s/h和a/d，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。

基于IP的系统设计方法和实例
牟澄宇;高德远;等
【期刊名称】《西北工业大学学报》
【年(卷),期】1999(017)B12
【摘要】介绍了基于IP（Intellectual Property）的片上系统设计技术的成功实例，通过使用具有自主版权的与8031兼容的IP软核和8155IP软核对某型飞控系统进行了集成。

分析了在系统构建、系统仿真、系统综合和对IP的裁剪过程中应用IP的方法和影响，并给出了综合后的性能指标，IP的可重用性和可裁剪性极大地缩短了设计时间，证明了应用IP是一种有效的提高设计效率的手段。

【总页数】4页(P151-154)
【作者】牟澄宇;高德远;等
【作者单位】西北工业大学;西北工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】V249.12
【相关文献】
1.基于PLC的顺序控制系统的设计方法及实例 [J], 黄露
2.基于可插接IP软核的现代电子系统设计方法 [J], 元泽怀
3.基于实例推理与人工免疫系统的工程产品设计方法 [J], 胡东方;雷若楠
4.一种基于CLIPS的知识库系统的模块化设计方法 [J], 黄霞;姜震
5.基于FMEA/TIPS的机械产品设计方法及支持系统研究 [J], 刘小莹
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EDA重点（填空题、解答题、论述题、程序题）以下内容完全根据老师给的重点总结得到，如有不周，敬请谅解第一章VLSI概述1、微电子专业词汇IC（Integrated Circuit）: 集成电路VLSI （Very Large Scale Integration）：超大规模集成电路VDSM（Very Deep Sub-Micron）: 超深亚微米(<=0.25um)ASIC（Application Specific Integrated Circuit）: 专用集成电路ASSP（Application Specific Standard Products）: 专用标准产品EDA（Electronic Design Automation）：电子设计自化ESDA（Electronic System Design Automation）: 电子系统设计自动化技术IP（Intellectual Property）：指知识产权、著作权SOC（System on a chip）: 片上系统（基于IP的半定制设计方法）PGA(Pin Grid Array) ：阵栅(网格）阵列BGA（Ball Grid Array）: 球栅(网格）阵列EDIF（Electronic Design Interchange Format）：电子设计网表格式NRE（Non-Recurring Engineering）：非重复性工程成本或一次性工程成本GA（Gate Array）: 门阵列P&R（Place and Route）: 布局布线LVDS（Low power differential signaling）：低电压差分信号ESD（Electro-Static discharge）：静电释放EMI(Electro-magnetic Interference) ：电磁干扰Foundry：工艺生产线RTL（register Transfer lever）：寄存器传输级ISP （In-System Programmability ）：在系统可编程SOPC（System on programmable chip）: 可编程片上系统2、封装的主要类型：从扦孔形（THP）向表面按装形式（SMP）发展，到现在的MCM(Multi-Chip Module）多芯片组件封装。

第1章SoC简介近10年来，无论是消费类产品如电视、录像机，还是通信类产品如电话、网络设备，这些产品的核心部分都开始采用芯片作为它们的“功能中枢”，这一切都是以嵌入式系统技术得到飞速发展作为基础的。

SoC (System on Chip，片上系统) 是ASIC(Application Specific Integrated Circuits) 设计方法学中的新技术，是指以嵌入式系统为核心，以IP复用技术为基础，集软、硬件于一体，并追求产品系统最大包容的集成芯片。

狭意些理解，可以将它翻译为“系统集成芯片”，指在一个芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，包含嵌入软件及整个系统的全部内容；广义些理解，可以将它翻译为“系统芯片集成”，指一种芯片设计技术，可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并完成设计的整个过程。

1.1 SoC1.1.1 SoC概述SoC 最早出现在20世纪90年代中期，1994年MOTOROLA 公司发布的Flex CoreTM系统，用来制作基于68000TM和Power PCTM的定制微处理器。

1995年，LSILogic公司为SONY公司设计的SoC，可能是基于IP ( IntellectualProperty)核进行SoC设计的最早报道。

由于SoC可以利用已有的设计，显著地提高设计效率，因此发展非常迅速。

SoC是市场和技术共同推动的结果。

从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提高。

计算机、通信、消费类电子产品及军事等领域都需要集成电路。

例如，在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本分别占到总成本1SOC设计初级培训（Altera篇）2的22％、24％、33％、45％和66％。

随着通讯行业的迅猛发展和信息家电的迅速普及，迫使集成电路产商不断发展IC 新品种，扩大IC 规模，增强IC 性能，提高IC 的上市时间(Time to maeket) ，同时还需要实现品种的通用性和标准化，以利于批量生产，降低成本。

1、结合你对智能仪器概念的理解,讨论“智能化”的层次。

智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物,是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测)仪器.由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等)，因而被称为智能仪器。

智能仪器的四个层次:聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。

聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础,其特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。

初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术,这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。

模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估,可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型,并对测量误差(静态或动态误差）进行补偿。

高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。

有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。

2、仪器仪表的重要性体现在哪些方面?(1)仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一;（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分；(3)仪器是信息的源头技术;总之，科学仪器作为认识世界的工具,是国民经济的“倍增器”、科学研究的“先行官”、现代战争的“战斗力”、法庭审判的“物化法官”，其应用遍及“农轻重、陆海空、吃穿用”。

3、简述推动智能仪器发展的主要技术。

（1)传感器技术(2)Ａ/D等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围（３）单片机与ＤＳP的广泛应用（4)嵌入式系统和片上系统(SOC)将使智能仪器的设计提升到一个新阶段(5）ASＩＣ、FPGA/CPLD即使在智能仪器中广泛使用（6）Labviｅw等图形化软件技术(7)网络与通信技术4、学过的哪些课程为智能仪器设计奠定基础,回顾其主要内容.微机原理，嵌入式系统等微机原理内容包括微型计算机体系结构、８086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。