1 引言

　　移動操作或移動計算（mobile computing）原是通訊領域的研究方向，隨著數(shù)字無線通信技術和嵌入式計算技術的發(fā)展、應用與融合，移動操作已逐步成為嵌入式系統(tǒng)中很具發(fā)展?jié)摿Φ囊粋€領域［1］,。SoC（System on a Chip）是嵌入式系統(tǒng)的研究和開發(fā)熱點［2］，其運用現(xiàn)代計算機和微電子學的高技術,，實現(xiàn)單片系統(tǒng)集成,，減小了體積、提高了運行效率,、增強了可靠性,、降低了功耗、減少了成本,，被稱作嵌入式系統(tǒng)應用的理想結(jié)構(gòu),。移動操作和SoC二者的結(jié)合開拓出了嵌入式系統(tǒng)研究與應用的新天地。為了解釋移動操作SoC的應用,，這里舉一個例子,，如圖1所示。

                                                                   圖1 一種移動操作SoC的工作示意圖

　　在圖1中,，移動操作SoC被設置在汽車上,，它通過GSM通信網(wǎng)絡和控制中心、住家建立通信聯(lián)系,。車主能夠通過汽車上的移動操作SoC控制住家的各種家用電器設備,，如在回家的路上可以啟動電飯煲和微波爐；也可以向控制中心發(fā)出咨詢和數(shù)據(jù)提取信息,。同時,，車主可以通過移動操作SoC對住家內(nèi)設置的保安系統(tǒng)、防火系統(tǒng)進行檢查,，及時發(fā)現(xiàn)問題,，并向控制中心求助,。另一方面,，住家的安全問題信息也可以通過GSM傳遞給控制中心和車主，以便及時采取措施。

　　當車主在住家時,，汽車上的移動操作SoC和車上的防盜系統(tǒng)連接,，在發(fā)生汽車被盜事件時，及時向車主和控制中心報警,。

　　由此可見,，在移動通信日益發(fā)達的今天，移動操作SoC必將成為嵌入式系統(tǒng)應用研究新的熱點之一,，有著廣闊的發(fā)展空間,。

　　2 移動操作SoC的結(jié)構(gòu)

　　作為SoC在移動通信控制的分支，移動操作SoC和一般的SoC在設計上是相似的,。作為一個系統(tǒng)的核心,，SoC要完成運行、操作或控制功能,，必須有相應的組件配合,。而多數(shù)組件，尤其是外部組件在SoC內(nèi)都要有一個對應的控制器,。所以,，為了實現(xiàn)應用對象操作，SoC要設計相當數(shù)量的組件控制器,。組件控制器的設計,，對SoC而言就是一些IP（Intellectual Property）組件的設計。由于可編程器件PLD具有簡單易學,、修改方便的特點,，常常被用來作為設計IP組件的硬件支撐。

　　移動操作SoC的基本結(jié)構(gòu)見圖2,。在移動操作SoC中,，核心是嵌入式微處理器MPU。實際上,，多數(shù)的MPU和是由MPU或PLD設計與開發(fā)公司提供的,，如MCS51系列的NIOS和32位的ARM系列MPU核，分別由Altera和Arm公司提供給用戶［3］,。

                                  圖2 移動操作SoC的基本結(jié)構(gòu)

　　從用戶的角度來看,，進行SoC設計的主要工作是IP組件的設計，以及系統(tǒng)的連接,。盡管SoC的IP核分為硬核,、軟核、固核,，對于非專業(yè)集成電路設計的用戶來說,，多數(shù)采用基于PLD的設計方法,。也就是軟硬結(jié)合的IP固核設計。

　　從圖2可以看出,，移動操作SoC的IP設計主要包括兩個部分：GSM接口IP組件和外部接口IP組件,。其中GSM接口IP組件建立移動操作SoC和GSM網(wǎng)絡的通信聯(lián)系和相應的數(shù)據(jù)變換；外部接口IP組件則負責SoC與外部設備間的數(shù)據(jù)聯(lián)系,，并對某些外部設備器驅(qū)動控制作用,。

　　相對來說，外部接口IP組件包含的內(nèi)容更豐富,。因為,，這類IP組件對應的外部設備范圍較廣，而GSM接口IP組件只對應GSM網(wǎng)絡,。對一個嵌入了移動操作SoC的電子產(chǎn)品而言,，常用的外部設備包括鍵盤、顯示,、外部存儲器和鳴響器件等,。無論是鍵盤、顯示,、外部存儲器,，還是鳴響器件，其相應的IP組件都具有一定驅(qū)動控制功能,。

　　基于PLD設計SoC的IP組件是較常用的方法,。目前，應用較多PLD器件是FPGA和CPLD,，本文中介紹的IP組件設計是在基于VHDL編程的FPGA上完成的［4］,。

　　3 移動操作SoC的IP組件設計

　　外部接口IP組件是移動操作SoC應用中常用且范圍較廣的IP組件。外部數(shù)據(jù)存儲器是SoC的一種常用外部設備,。為了實現(xiàn)SoC對外部數(shù)據(jù)存儲器的高效管理,，要設計一個外部數(shù)據(jù)存儲器IP組件。這個組件被命名為ram_fct,。外部數(shù)據(jù)存儲器IP組件結(jié)構(gòu)可參考圖3,。

　　對照圖2，圖3中的ram_fct是外部數(shù)據(jù)存儲器的IP組件,，處于外部數(shù)據(jù)存儲器和嵌入式MPU之間,，通過數(shù)據(jù)（datain）、地址線（addrin）,、控制（reset, write_e）和信號線（clk）等與MPU建立聯(lián)系,。

                                                                                        圖3 外部RAM IP組件的結(jié)構(gòu)