[發(fā)明專利]基于FPGA和MCU實現(xiàn)的片上系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011506028.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112540953A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鍇;宋寧;崔明章;李秦飛;杜金鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F15/17;G06F13/16;G06F13/42
• 代理公司: 上海思捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發(fā)明涉及一種基于FPGA和MCU實現(xiàn)的片上系統(tǒng)，包括FPGA芯片、嵌設(shè)在所述FPGA芯片中的MCU內(nèi)核、以及集成于所述FPGA芯片上的PSRAM存儲器，所述MCU內(nèi)核通過系統(tǒng)總線與所述PSRAM存儲器連接，所述PSRAM存儲器的訪問地址映射于所述MCU內(nèi)核的地址存儲空間，通過動態(tài)調(diào)整所述PSRAM存儲器的訪問地址范圍來控制所述PSRAM存儲器的存儲容量。利用所述片上系統(tǒng)，可以根據(jù)需要選擇PSRAM存儲器的部分存儲區(qū)域進行存儲，總的耗電量低，有助于降低功耗，而且利用PSRAM容量大、成本低的優(yōu)點，所述片上系統(tǒng)通過PSRAM存儲器可進行大量數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)存儲能力高且成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及FPGA開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA和MCU實現(xiàn)的片上系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)SRAM(StaticRandomAccessMemory，靜態(tài)隨機存儲器)需要六個晶體管構(gòu)成一個存儲單元，導(dǎo)致大容量的SRAM價格高昂。PSRAM(PseudoSRAM，偽靜態(tài)隨機存儲器)具有類似SRAM的接口協(xié)議，給出地址以及讀寫命令，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取，同時，PSRAM的內(nèi)核是DRAM(動態(tài)隨機存儲器)架構(gòu)，使用一個晶體管和一個電容組成存儲單元，而PSRAM接口較DRAM更簡單，不像DRAM需要定期進行數(shù)據(jù)刷新，且讀取速度較DRAM更快。基于上述優(yōu)點，PSRAM能夠依照類SRAM的穩(wěn)定接口且實現(xiàn)較大的存儲容量，PSRAM相比SRAM又具有很大的價格優(yōu)勢，所以在業(yè)界已得到大規(guī)模的應(yīng)用，應(yīng)用的產(chǎn)品有手機、平板電腦、GPS接口器等。

常規(guī)的PSRAM由芯片廠商采用專用集成芯片工藝制造，制造好的PSRAM芯片的容量(如16M，32M，64M等)是固定的，特定容量的PSRAM芯片使用時不能對容量進行調(diào)整，如果存儲容量遠超出實際需求容量，在使用時會增加系統(tǒng)的耗電量。

另外，在基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和MCU(微控制器)實現(xiàn)的片上系統(tǒng)(SystemonChip，SoC)設(shè)計中，常常存在片內(nèi)存儲資源較少而無法滿足大量數(shù)據(jù)存儲的問題，而且目前采用的一些存儲器(如同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM、閃存Flash)還存在成本過高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于FPGA和MCU實現(xiàn)的片上系統(tǒng)，采用了PSRAM作為MCU內(nèi)核的數(shù)據(jù)存儲器，可以實現(xiàn)對PSRAM存儲容量的動態(tài)控制和管理，有助于降低功耗，而且利用PSRAM容量大、成本低的優(yōu)點，所述片上系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力高且成本較低。

本發(fā)明提供的基于FPGA和MCU實現(xiàn)的片上系統(tǒng)，包括FPGA芯片、嵌設(shè)在所述FPGA芯片中的MCU內(nèi)核、以及在所述FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)的PSRAM存儲器，所述MCU內(nèi)核通過系統(tǒng)總線與所述PSRAM存儲器連接，所述PSRAM存儲器的訪問地址映射于所述MCU內(nèi)核的地址存儲空間；其中，通過動態(tài)調(diào)整所述PSRAM存儲器的訪問地址范圍，控制所述PSRAM存儲器的存儲容量。

可選的，所述PSRAM存儲器包括控制器模塊和功能接口模塊，所述控制器模塊包括利用所述FPGA芯片的邏輯資源實現(xiàn)的容量配置寄存器，所述容量配置寄存器用于存儲有關(guān)所述PSRAM存儲器的訪問地址范圍的信息；所述功能接口模塊分別與所述控制器模塊和所述PSRAM存儲器的物理層連接，所述功能接口模塊通過對所述容量配置寄存器存儲的信息進行邏輯轉(zhuǎn)換，并傳輸給物理層，來動態(tài)配置所述PSRAM存儲器的物理層的訪問地址范圍。

可選的，所述控制器模塊包括利用所述FPGA芯片的邏輯資源實現(xiàn)且與所述PSRAM存儲器的不同訪問地址對應(yīng)的多個寄存器組，每個所述寄存器組均包括控制寄存器、寫數(shù)據(jù)寄存器、讀數(shù)據(jù)寄存器及狀態(tài)寄存器。

可選的，所述控制器模塊包括利用所述FPGA芯片的邏輯資源實現(xiàn)的寄存器地址選擇單元，所述寄存器地址選擇單元用于在所述MCU內(nèi)核的控制下選擇相應(yīng)的寄存器組或者所述容量配置寄存器進行操作。

可選的，所述功能接口模塊包括利用所述FPGA芯片的邏輯資源實現(xiàn)的物理層接口轉(zhuǎn)換邏輯，所述物理層接口轉(zhuǎn)換邏輯通過物理層接口總線連接所述物理層。