? SOC单片机 ? 单片机又称微控制器，是设备中的核心部件。用户选
择单片机一般从以下几个指标考虑：价格、速度、位数、 电压、功耗、系统扩展与驱动能力等。另外，软件开发的 难易也会在很大程度上影响age 13
MSP430
ADuC812
?
? Cygnal C8051F系列单片机具有与MCS-51内核及指令集完 全兼容的微控制器除了具有标准8051的数字外设部件之外片 内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数 字外设及功能部件
包括模拟多路选择器 ? 可编程增益放大器 ? ADC、DAC、电压比较器、电压基准 ? 温度传感器 ? 可编程计数器/定时器阵列PCA定时器数字
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TI公司的MSP430系列单片机是一种超低功耗的混合信号 控制器,其灵活的时钟源选择可最大限度的延长电池寿命。
MSP430系列单片机的不同型号针对不同应用领域，集成了 丰富的外围模块，包括：
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12.4 系统设计方法与对象的变化
Top-Down、Bottom-Up设计方法 ? 自顶向下法：首先确定大框架结构，再确定模块结构，最
后是详细的子电路结构
特点：可靠性高，便于标准化管理，信息传输关 系层次清楚
? 自底向上法：首先给出各个模块的详细结构，然后再利用 各个模块构建整个系统
? 看门狗(WDT)、
? 定时器A(Timer-A)、
? 定时器B(Timer-B)、
? 比较器、
? 串口硬件乘法器、
? 液晶驱动器、
? 8路10/12/14位ADC、
? 基本定时器(Basic Timer)。 Page 15
MSP430F149芯片
? ADuC812是美国ADI(Analog Device Inc)公司生产的高性能 单片机，是全集成的12位数据采集系统。
? 1 ? E?1
? E是材料的弹性模量，对于确定的材料为一常数。 ? 所以测得应变可以得到零部件所受的应力。
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? ispPAC20器件的结构图 ? 能实现放大、求和、 ? 积分、滤波等功能
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（3）PSoC ? Cypress PSoC的特点在于：除了 ? 嵌入CPU内核, ? 用户可用的模拟模块有：DAC、ADC、比较器、运算放
大器等。 ? PSoC采用了混合信号设计和基于平台设计的理念。 ? 可组成多种数字和模拟器件， ? 集成的模拟和数字外围器件阵列都是动态可配置，利用芯
第12章 基于SoC 的系统设计
测试系统的微型化
1
模、数及混合集成技术
2
SoC 概 述
3
系统设计方法与对象的变化
4
SoC的设计流程与步骤
5
设计举例
6
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12.1 测试系统的微型化
系统及器件发展 ? 系统及器件功能日趋复杂，体积、功耗逐渐减小
? 新器件逐渐可替代传统的系统功能 ? SOPC ? DSP ? SOC单片机 ? PSOC
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模拟集成技术的发展
（1）现场可编程模拟阵列（ FPAA ） ?核心是CAB可编程模拟单元 . ?CAB一般由运放或跨导放大器和外围可编程电容
阵列、电阻阵列、开关阵列等共同构成，其中各 元件的取值及相互连接关系等均受配置数据的控 制
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? 单个CAB即可实现整流器、放大器、可编程比较器和一阶 滤波器等信号调理功能；将多个CAB加以组合、连接，便 可实现高阶滤波器、脉宽调制器等更为复杂的电路
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（2）在系统可编程模拟电路
? Lattice 公司ispPAC系列 ? 包括ispPAC10、ispPAC20、ispPAC30等通用型器件和
ispPAC80 、ispPAC82 等ISP滤波器 ? ispPAC80器件，该器件包含了各种滤波器电路，例如：
巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波、高斯滤波和线性相位滤 波等，设计者可根据设计指标从中选择、配置电路
特点：适合于小规模系统设计
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12.5 SoC的设计流程与步骤
? 传统的SoC设计流程
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基于IP 模块的SoC设计流程
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软硬件协同设计流程
12.6 基于SoC单片机的应变测试仪设计
? 一、测试总体方案
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二、应力、应变的测试方法
? 在杆件受到拉伸（或压缩）的情况下，只有一个主应力 σ1，它的方向与外加载荷F的方向平行，该方向的应变为 ε1。并且有：
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12.2 模、数及混合集成技术 ?集成技术发展关系
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高集成度数字器件
? 20世纪80年代中期Altera公司----EPLD ? 20世纪80年代末Lattice公司----CPLD ? 1985年Xilinx公司首家推出了----FPGA ? SoPC =FPGA+MCU+DSP ? Xilinx公司的SoPC芯片型号为：
片内部的可编程互联阵列，可以有效的配置芯片上的模拟 和数字资源
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PSoC数字模块、模拟模块配置图
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12.3 SoC 概 述
? SoC是集成电路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。
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? 它在芯片内集成了高性能的自校准多通道ADC（8通道12位 高精度）、
? 2个12位DAC以及可编程的8位MCU（与8051兼容）。 ? 片内有8kB的闪速/电擦除程序存储器和在线下载/调试/编程
的功能、640B的闪速/电擦除数据存储器、256B片内数据存 储器以及与8051兼容的内核。 ? MCU内核和模拟转换器均有正常、空闲和掉电工作模式，在 工业温度范围内器件可在3V和5V两种电压下工作，提供了 适合于低功耗应用的灵活的电源管理方案。
Spartan、Spartan－II、Virtex、Virlex－II、XC4000和 XC9500 ? Altera公司的SoPC系列有： APEX EP20KE Nios软核带有DSP功能块,在 Nios 核中还可得到定时器/计 数器、PIO、SPI、PWM 控制器、10/100 M以太网 MAC 和 SDRAM控制器等资源。