关键词：SoC STPC DoC

　　以网络通信、软件和微电子为主要标志的信息产业的飞速发展，既为我们提供了一个前所未有的发展机遇，也营造了一个难得的市场与产业环境。随着电子工业中纳米技术的突破，以往电子工程师们擅长的电路设备正在一步步被IC设计所取代。也正是由于这种小型化的趋势，使得SoC（System on Chip）成为超大规模集成电路(VLSI)的发展趋势和新世界集成电路的主流。

　　1 x86构架的SoC

　　对于计算机的核心—CPU来说，从应用的角度可将其分为主要的三类：x86 CPU、嵌入式CPU和其它高性能CPU。x86 CPU是指PC用的CPU，即x86体系结构的CPU，主要是Intel公司的CPU，也包括AMD和威盛（Cyrix）等公司与其兼容的CPU；嵌入式CPU是指应用了各种小型、专用信息设备里的CPU，主要是以低价格、低功耗为特征，著名的有ARM、MIPS等公司的CPU；其它高性能CPU是指用于于服务器和超级计算机中的高性能64位CPU，例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。人们常说的“通用CPU”，一般是指x86 CPU。上述所谓“通用”或“专用”的分类都是不大严格的，例如ARM公司的CPU是“嵌入式CPU”，但它也非常通用；x86 CPU是“通用CPU”，但它也可以用在嵌入式设备上，而且现在x86 CPU的性能很高，在服务器上也有广泛的应用。所以，这些分类都是相对的，只是在一定程序上反映这些CPU的特性。

　　SoC的出现，尤其是x86构架的SoC扩展了嵌入式系统应用领域，同时也推出了嵌入式操作系统和嵌入式软件的发展，使得消费类电子产品的应用领域更加宽广。

　　实际上，目前SoC已经成为整个IC技术发展的一个主要方向。现在，大家都在谈论全球 PC市场发展速度的趋势、谈论所谓的“后PC时代”、谈论信息家电。尽管2001年全球半导体产值将衰退20%以上，是半导体产业有史以来最大幅度的负增长，不过SoC技术的应用却是有增无减。2000年约有40%的ASIC设计使用SoC技术，2001年有60%以上的ASIC设计使用SoC技术，显然这并不是一个终结数字。

　　2 STPC

　　意法半导体公司（STMicroelectronics，简称ST）是最早充分认识到SoC技术对消费电子业意义的芯片制造厂商之一。正是由于ST具有敏锐的洞察力，当然不会放过兼容Intel x86 CPU的SoC市场。1995年，当ST的新风险组织（NVG）意识到越来越多的嵌入式应用需要构建PC结构的平台，而ST也有能力和技术在单一芯片为用户提供这样的一个平台时，STPC就诞生了。今天，STPC已经能够提供从486到PII级的、整合了芯片集的x86构架的SoC。

　　STPC高度综合的x86 PC兼容SoC芯片家族中的3个新设备是建立在0.25μm制程技术上的。该技术允许它们提供高度综合、低能源消耗和低成本。它们是：STPC-ELITE、STPC-CUSTOMER II和STPC Atlas。其共有的功能如下：

　　*64位、133MHz x86兼容的CPU；

　　*8KB L1高速缓存；

　　*转移率为720MB/s的64位SDRAM内存控制器；

　　*PC兼容的DMA、中断、定时控制器；

　　*ISA和PCI总线控制器；

　　*总线控制EIDE控制器；

　　*JTAG测试端口。

　　每种STPC设备的目标都有不同类型的应用。

　　①STPC-ELITE。

　　STPC-ELITE增加的功能：

　　*16线通用I/O模块。

　　②STPC-CUSTOMER II。典型的应用是Web盒、可访问Web的TV和TV机顶盒、Web DVD等。

　　STPC-Customer II增加的功能：

　　*带有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的图形加速；

　　*PAL/NTSC TV视频输出接口；

　　*视频输入端口。

　　③STPC ATLAS。带有CRT或TFT LCD显示的产品和终端的“上网产品/终端引擎”。典型的应用是Internet终端、瘦型客户机终端。

　　STPC ATLAS增加的功能：

　　*带有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的图形加速功能；

　　*TFT LCD显示接口；

　　*视频输入端口；

　　*PS/2键盘和鼠标；

　　*PC兼容的双串口和并行端口；

　　*双USB主机集线器；

　　3 基于STPC ATLAS的设计应用

　　正是由于STPC为我们提供了设计PC构架的嵌入式系统的基础，使得嵌入式应用能够实现更多的功能。

　　下文介绍AAEON一款基于STPC Atlas的半长工控主板的实现。该板卡可工作于各种环境中，通过DoC（Disk on Chip）或者CF卡来完成文件系统运行系统和应用程序。该设备的总体框图如图1所示。

　　一、系统：

　　·CPU：板载STPC Atlas 133MHz System-on-chip

　　·系统内存：板载64MB SDRAM 

　　·芯片组：STPC Atlas System-on-chip

　　·I/O芯片组：Winbond W83977F

　　·以太网：Realtek 8139DL/8100BL, 10/100Base-Tx RJ-45接口x1,

　　·BIOS：AWARD 256KB FLASH ROM 

　　·SSD：类型II CompactFlash插座x1，DiskOnChip支持到1GB 

　　·扩展接口：ISA接口，PC/104接头x1

　　·工作温度：32℉～140℉（0℃～60℃）

　　二、显示：

　　·显示：支持CRT/LCD同步显示

　　·芯片：STPC Atlas System-on-chip

　　·内存：共享内存最大可达4MB

　　·分辨率：CRT: 1024x768?16bpp色

　　LCD：800x600?18bpp色

　　·LCD接口：支持18位TTL TFT LCD

　　三、I/O：

　　·MIO：EIDEx1(PIO-Mode4x1), FDDx1, 键盘+鼠标x1，RS-232x3 , RS-232/422/485x1, 并口x1

　　·IrDA：一个IrDA Tx/Rx头

　　·USB：1个5x2针脚支持2个USB1.0端口

　　·数字I/O：支持16入或者16出

　　四、特点及应用领域

　　由于该板卡提供的是一个较为便利的硬件平台，体积小、结构简单、功能强大、软件适用性强。故具有相当的灵活性，即只需添加少量的设备就可适用于更多的领域。如：

　　银行、证券等金融机构和公共网络接入的柜台、查询等业务，同时也可作为网络终端节点应用于工业控制领域和军用领域，具有良好的市场前景。

　　综上所述，SoC是未来IC的发展方向，尤其是x86构架的SoC更是为嵌入式系统的应用开辟了新的天地。它的发展将推动科学研究、科技发展，并且可以给我们带来更多具备多样化功能和多用途的产品。