專利名稱：片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，并尤其涉及一種新穎的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備。
背景技術(shù)：
集成電路芯片可分為CPU、存儲器、硬化邏輯電路和模擬電路4大類。過去20年中，這4類芯片不但各自在復(fù)雜性和規(guī)模上不斷發(fā)展，并且互相滲透和結(jié)合，以致在世紀(jì)交替之際出現(xiàn)了所謂的片上系統(tǒng)System-On-Chip(SoC)。SoC的特征就是單芯片內(nèi)含有所有這4類電路，具有完整的系統(tǒng)功能。
由于SoC的復(fù)雜性，SoC芯片設(shè)計的一個必不可少的關(guān)鍵步驟是搭建一個完善的開發(fā)平臺。開發(fā)平臺一般由一臺主機(PC機或工作站)、若干片現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、存儲器、特定要求的輸入輸出接口等組成。開發(fā)平臺的作用是在SoC芯片設(shè)計過程中，在開發(fā)平臺上逐步實現(xiàn)SoC的各部分直至全部邏輯運算功能，在SoC被送往制造工廠制造封裝(稱之為流片)之前，就充分驗證其邏輯運算功能的正確性，在最短的時間內(nèi)找出任何可能的錯誤并糾正之，這樣來減少流片的次數(shù)，把昂貴的流片費用降到最低。
目前已公開的SoC開發(fā)平臺中，主機103/203與開發(fā)平臺主板101/201中的主功能單元102/202都是通過主機的PCI插槽105或者以太網(wǎng)205相連，如圖1或圖2所示。這些現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品有1)美國Logic Express公司的SoC-X20；2)美國Aptix公司的MP4CF。
如本領(lǐng)域所知，PCI總線和插槽的最高傳輸速度是每秒132兆字節(jié)，而以太網(wǎng)的最高傳輸速度是每秒12兆字節(jié)。這樣的傳輸速度對于一般的SoC設(shè)計來說是適用的，但對于高清晰度多媒體SoC(如高清晰度數(shù)字電視用SoC)設(shè)計來說，就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。在高清晰度數(shù)字電視用SoC的場合，主機上運行的SoC設(shè)計的軟件實現(xiàn)部分需要把某種形式的視頻圖像信號以至少每秒42兆字節(jié)的速度送往FPGA，同時需要把經(jīng)FPGA處理過的視頻圖像信號以至少每秒166兆字節(jié)的速度送往圖像顯示器顯示。顯然，對于這樣的多媒體SoC，所需要的傳輸帶寬已經(jīng)大大超出了PCI總線所能承受的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種適用于高清晰度多媒體處理器SoC設(shè)計的具有超高速輸入輸出的SoC開發(fā)設(shè)備包括主機，具有輸入輸出接口；以及開發(fā)平臺主板，包含主功能單元，所述開發(fā)平臺主板還包括高速輸入輸出裝置，其中所述高速輸入輸出裝置與所述輸入輸出接口是相互連接的，所述主機還包括與所述輸入輸出接口連接的整合驅(qū)動裝置，用于根據(jù)所述主機和所述開發(fā)平臺主板之間的信號傳輸確定傳輸模式；所述主功能單元包括與所述高速輸入輸出裝置連接的統(tǒng)一管理模塊，用于根據(jù)所確定的傳輸模式指示所述高速輸入輸出裝置完成所述信號傳輸。這樣，SoC開發(fā)設(shè)備的主功能單元的輸入輸出帶寬就能完全滿足高清晰度多媒體處理器SoC設(shè)計的要求。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明第三實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
圖3示出了本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。在圖3所示的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備300包括主機303、與主機303相連接的顯示器306、開發(fā)平臺主板301以及帶有數(shù)字視頻接口(DVI)的顯示器302。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，主機303一般包括CPU、內(nèi)部存儲器、外部存儲器和輸入輸出接口(未示出)。
在主機303的輸入輸出接口中包括PCI-X接口304(如66MHz64位的PCI-X插槽)以及USB接口305(如USB1.1或2.0)，而在開發(fā)平臺主板301中具有主功能單元307以及作為高速輸人輸出裝置的PCI-X裝置308、USB收發(fā)器309，它們分別通過GPIO接口312和UTMI接口313與主功能單元307相連接。主功能單元307可由Virtex-II FPGA實現(xiàn)，它經(jīng)過編程后可以實現(xiàn)SoC設(shè)計的部分功能。通過將PCI-X接口304和PCI-X裝置308連接使得主機303與主功能單元307通過PCI-X總線協(xié)議連接起來，從而在它們之間的PCI-X接口提供高達(dá)每秒528兆字節(jié)的輸入輸出帶寬。示例的PCI-X裝置包括PCI9656I/O芯片等。同時，USB收發(fā)器具有一定的驅(qū)動能力在USB2.0的工作頻率下，完成USB數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，通過將USB接口305和USB收發(fā)器309連接使得主機303與主功能單元307通過USB2.0協(xié)議連接起來，從而在它們之間的USB接口提供每秒60兆字節(jié)的輸入輸出帶寬。示例的USB收發(fā)器包括CY7C68000USB收發(fā)器等。
主功能單元307還具有一個統(tǒng)一管理模塊311，此模塊與在主機上運行的整合PCI-X/USB驅(qū)動裝置315相對應(yīng)和配合，根據(jù)所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的性質(zhì)和特點，對PCI-X與USB的傳輸通道和傳輸模式進(jìn)行統(tǒng)一的管理、調(diào)度和分配，以達(dá)到最佳的傳輸效率和開發(fā)設(shè)備中各部分的平衡和有效運行。在主機上運行的整合PCI-X/USB驅(qū)動裝置315可由軟件通過編程實現(xiàn)，它對PCI-X接口304和USB接口305同時作用，從而對PCI-X通道和USB通道進(jìn)行統(tǒng)一控制，使這兩個通道能協(xié)調(diào)地運行。具體地來說，PCI-X裝置308可以工作于target傳輸模式，也可工作于master傳輸模式。一般來說，target傳輸模式需要占用主機的CPU時間，傳輸效率較低但傳輸準(zhǔn)備時間較短，而master傳輸模式不占用主機的CPU時間，傳輸效率較高但傳輸準(zhǔn)備時間較長。因此，target傳輸模式適合于小批量數(shù)據(jù)的傳輸而master傳輸模式適合于大批量數(shù)據(jù)的傳輸。另一方面，USB收發(fā)器309可以工作于bulk傳輸模式，也可工作于Isochronous傳輸模式。bulk傳輸模式可以保證數(shù)據(jù)傳輸100％正確，但不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間延遲在一定范圍內(nèi)，而Isochronous傳輸模式不能保證數(shù)據(jù)傳輸100％正確，但可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間延遲在一定范圍內(nèi)。因此bulk傳輸模式適合于關(guān)鍵和重要數(shù)據(jù)的傳輸而Isochronous傳輸模式適合于大量實時數(shù)據(jù)的傳輸。對于每一次數(shù)據(jù)傳輸來說，統(tǒng)一管理模塊311由其內(nèi)部的若干控制寄存器和有限狀態(tài)機來選擇究竟是用PCI-X的某個模式還是USB的某個模式來完成此次數(shù)據(jù)傳輸。而選擇哪個方式(PCI-X還是USB)以及哪個模式，實際上是由整合PCI-X/USB驅(qū)動裝置315來決定和控制的。整合PCI-X/USB驅(qū)動裝置315根據(jù)每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小以及數(shù)據(jù)的性質(zhì)決定究竟采用哪種方式和模式來進(jìn)行此次數(shù)據(jù)傳輸，并通過PCI-X接口304或USB接口305向統(tǒng)一管理模塊311內(nèi)的控制寄存器發(fā)出相應(yīng)控制指令，而統(tǒng)一管理模塊311根據(jù)該指令指示PCI-X裝置308或USB收發(fā)器309完成此次數(shù)據(jù)傳輸。
另外，主功能單元還通過3x8RGB接口314與數(shù)字視頻發(fā)送裝置310相連接。通過將數(shù)字視頻發(fā)送裝置310與帶有DIV接口的顯示器302相連接，從而在開發(fā)平臺主板301和顯示器302之間的DIV接口提供每秒140-190兆字節(jié)的輸出帶寬，而使得數(shù)字視頻發(fā)送裝置410將高清晰度電視圖象信號從主功能單元307通過DVI協(xié)議發(fā)送到顯示器。示例的數(shù)字視頻發(fā)送裝置310包括TFP410PAP DVI芯片。這樣本發(fā)明的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備就可以充分滿足高清晰度多媒體處理器SoC設(shè)計的要求。
圖4示出了本發(fā)明第二實施例400的結(jié)構(gòu)框圖。與圖3所示第一實施例的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備300相比，其區(qū)別在于第二實施例的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備的主機403僅保留了USB接口，而并沒有包括PCI-X接口。與圖3中類似，主機403中的USB接口404同開發(fā)平臺主板401中的USB收發(fā)器409相連接，而USB收發(fā)器409通過UTMI接口413與主功能單元407中的統(tǒng)一管理模塊411相連接。同時主機中的整合USB驅(qū)動裝置415對USB接口404進(jìn)行控制。如圖4所示的配置也能在對輸入輸出帶寬要求較低的情況下滿足SoC設(shè)計的要求。
圖5示出了本發(fā)明第三實施例500的結(jié)構(gòu)框圖。與圖4所示的相比，其區(qū)別在于主機的輸入輸出接口中由PCI接口504(如33MHz32位PCI插槽)替換圖4中的USB接口404，而將PCI裝置508替換圖4中的USB收發(fā)器409作為開發(fā)平臺主板的高速輸入輸出裝置。示例的PCI裝置包括PCI9056I/O芯片等。相應(yīng)的，主機503中的PCI接口504同開發(fā)平臺主板501中的PCI裝置508相連接，而PCI裝置508通過GPIO接口512與主功能單元507中的統(tǒng)一管理模塊511相連接。同時主機中的整合PCI驅(qū)動裝置515對PCI接口504進(jìn)行控制。同樣，該配置輸入輸出帶寬也能在對輸入輸出帶寬要求較低的情況下滿足本發(fā)明的設(shè)計要求。
應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，如單獨使用PCI-X接口和相應(yīng)的PCI-X裝置，或者組合使用USB接口/USB收發(fā)器和PCI接口/PCI裝置。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，包括主機，具有輸入輸出接口；以及開發(fā)平臺主板，包含主功能單元，其特征在于所述開發(fā)平臺主板還包括高速輸入輸出裝置，其中所述高速輸入輸出裝置與所述輸入輸出接口是相互連接的，所述主機還包括與所述輸入輸出接口連接的整合驅(qū)動裝置，用于根據(jù)所述主機和所述開發(fā)平臺主板之間的信號傳輸確定傳輸模式；所述主功能單元包括與所述高速輸入輸出裝置連接的統(tǒng)一管理模塊，用于根據(jù)所確定的傳輸模式指示所述高速輸入輸出裝置完成所述信號傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述開發(fā)設(shè)備還包括具有數(shù)字視頻接口的第一顯示器，并且所述開發(fā)平臺主板還包括數(shù)字視頻發(fā)送裝置，用于將來自所述主功能單元的信號通過數(shù)字視頻接口協(xié)議發(fā)送到所述第一顯示器。
3.如權(quán)利要求2所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述開發(fā)平臺主板還包括3×8 RGB接口，所述主功能單元通過所述3×8 RGB接口連接于所述數(shù)字視頻發(fā)送裝置。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述輸入輸出接口包括PCI接口，并且所述高速輸入輸出裝置包括用于以PCI方式進(jìn)行信號傳輸?shù)腜CI裝置，其中所述統(tǒng)一管理模塊通過-GPIO接口連接于所述PCI裝置。
5.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述輸入輸出接口包括PCI-X接口，并且所述高速輸入輸出裝置包括用于以PCI-X方式進(jìn)行信號傳輸?shù)腜CI-X裝置，其中所述統(tǒng)一管理模塊通過一GPIO接口連接于所述PCI-X裝置。
6.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述輸入輸出接口包括USB接口，并且所述高速輸入輸出裝置包括用于以USB方式進(jìn)行信號傳輸?shù)腢SB收發(fā)器，其中所述統(tǒng)一管理模塊通過一UTMI接口連接于所述USB收發(fā)器。
7.如權(quán)利要求5所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述輸入輸出接口包括USB接口，并且所述高速輸入輸出裝置包括用于以USB方式進(jìn)行信號傳輸?shù)腢SB收發(fā)器，其中所述統(tǒng)一管理模塊通過一UTMI接口連接于所述USB收發(fā)器。
8.如權(quán)利要求7所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述整合驅(qū)動裝置被構(gòu)造成選擇以PCI-X方式進(jìn)行所述信號傳輸，并且當(dāng)所述信號傳輸為小批量數(shù)據(jù)時所述確定的傳輸模式為target模式，當(dāng)所述信號傳輸為大批量數(shù)據(jù)時所述確定的傳輸模式為master模式。
9.如權(quán)利要求8所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于所述整合驅(qū)動裝置被構(gòu)造成選擇以USB方式進(jìn)行所述信號傳輸，并且當(dāng)所述信號傳輸為關(guān)鍵和重要數(shù)據(jù)時所述確定的傳輸模式為bulk模式，當(dāng)所述信號傳輸為實時數(shù)據(jù)時所述確定的傳輸模式為Isochronous模式。
10.如權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)開發(fā)設(shè)備，其特征在于還包括與主機相連接的第二顯示器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種適用于高清晰度多媒體處理器SoC設(shè)計的具有超高速輸入輸出的SoC開發(fā)設(shè)備包括主機，具有輸入輸出接口；以及開發(fā)平臺主板，包含主功能單元，所述開發(fā)平臺主板還包括高速輸入輸出裝置，其中所述高速輸入輸出裝置與所述輸入輸出接口是相互連接的，所述主機還包括與所述輸入輸出接口連接的整合驅(qū)動裝置，用于根據(jù)所述主機和所述開發(fā)平臺主板之間的信號傳輸確定傳輸模式；所述主功能單元包括與所述高速輸入輸出裝置連接的統(tǒng)一管理模塊，用于根據(jù)所確定的傳輸模式指示所述高速輸入輸出裝置完成所述信號傳輸。這樣，SoC開發(fā)設(shè)備的主功能單元的輸入輸出帶寬就能完全滿足高清晰度多媒體處理器SoC設(shè)計的要求。
文檔編號G06F17/50GK1783043SQ20041008479
公開日2006年6月7日 申請日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者林濤, 林爭輝, 唐培雄 申請人:上海芯華微電子有限公司