嵌入式系统设计模式研究

厦门联创微电子股份有限公司
徐 中 祐 董事长

[摘要] 本文从分析目前SOC设计中最流行的嵌入式系统设计方法入手，结合厦门联创公司开发微控制器和模数混合ASIC系列产品的体会，介绍了在开发嵌入式芯片产品的过程中核心芯片与外围芯片的设计考虑, 并将此嵌入式系统设计原理引伸到IC设计公司的建设和发展中，即如何实现IC设计公司与整机龙头产业的结合。

一、 嵌入式系统的设计考虑
      嵌入式系统采用成熟CPU芯片作为嵌入系统的核心IP，再根据市场应用的需求设计其外围配套模块，共同组成嵌入式系统集成芯片，这种设计模式已成为系统集成芯片（SOC）的主要设计模式。
设计一个成功的嵌入式系统芯片的关键首先要选好核心IP，其选择有三个原则
（1） 性能价格比能满足所需要的应用场合
（2） 经过实践验证正确无误
（3） 具有自主版权或合法享用版权
      其次要根据应用需要选择好外围模块，包括存储器、A/D、D/A、并行或串行I/O，各种专用接口，比如针对图象、语音、通讯的编码解码调制解调电路，针对LCD显示的译码驱动电路，各种传感器接口，功率驱动电路等等。
      第三步是将核心IP和外围电路很好的结合为一体，使核心IP能通过外围电路最大限度的发挥功效。在作为信息产业主流的3C（即Computer电脑、Communication通讯、Consumer消费电子）产品范围中，不同的应用领域对嵌入式系统集成芯片提出了不同的要求（见图一）。在电脑主机中主要采用32位和64位CPU芯片作为IP核，配备功能较强的外部I/O接口；在小家电一类低档的消费电子产品中，大量采用的是4位、8位MCU；在通讯领域中，外围I/O主要是各种编解码，调制解调功能的电路。一个好的CPU或MCU核，可以在多种应用领域中发挥作用，比如32位的ARM Core，TI公司的DSP320系列等。在当前我国3C产业蓬勃发展的大好时机下，掌握好1~2种优秀的IP核，然后针对3C整机需求去设计嵌入式系统芯片将为企业带来良好的商业发展机会。

二、 IC设计公司对电子整机龙头产业的嵌入
      半导体集成电路是信息产业的基础和先导，是3C产业的核心。在我国3C产业由加工业逐步转向有创新能力的世界领先产业过程中，设计开发自主版权芯片尤为重要，可以说当前IC设计公司是3C产业的核心IP。在世界经济处于低潮的大环境下，我国的3C产业保持着良好的发展势头，为IC设计公司提供了日益增长的广阔市场和大好的发展商机。要发挥IC设计公司的核心作用首先要搞好IC设计公司的自身建设，其建设原则和选择CPU核相类似：
（1） 要根据自己所能了解能控制的整机市场需求选好自己的市场定位，包括产品的领域，产品的高中低档次。
（2） 从较简单IC芯片产品设计开始，打通从研发设计到市场销售的通道，证明自己设计产品的能力，取得成功经验。
（3） 形成自己的专长和自主IP的积累。
      其次要和自己的下游合作伙伴结合成为联盟，了解整机产业的困境和迫切需求，加强联合开发，坚持扎根产业的方针，尽可能地形成当地产业链。厦门联创公司通过大量的市场调查和自身的优势分析，确定了扎根产业的发展方针，并以嵌入式8位微控制器CM2000系列和模数混合专用集成电路XM100系列作为公司的主流产品。
      联创公司首先针对自己周围的整机龙头产业的需求开发专用控制芯片，全心全意地帮助整机企业去实现产品的创新，获得利润。然后扩大销售将产品推广到国内外厂家，而邻近的整机产业的成功经验对联创产品的进一步推广具有重要的示范作用。
      CM2000系列8位微控制器系列产品以信息家电为主要市场定位，以厦华、厦新作为主要合作伙伴，采用低成本低功耗的8位RISC CPU和6502 CPU作为CM2000系列产品的核心IP，目前开发的3D鼠标产品已成为广东市场上的畅销产品。CM2002C微控制器也成功试用于厦华的数字高清晰度电视上。
      XM100系列模数混合专用电路主要针对小家电和智能电源（Smart Power）产品市场，以厦门灿坤公司作为主要合作伙伴。XM100系列产品完全根据灿坤公司在国际市场竞争中的创新需求进行开发，在帮助灿坤公司保持小家电世界领先地位的同时，联创公司也在逐渐为东南沿海70多家主要小家电生产厂所接受，成为我国小家电控制芯片的主要供应商之一。
      厦门联创公司正在进行增资扩股积极创造条件争取上市，已经和厦门大学、厦华、厦新结为产学联合体，联创公司成为了联合体的枢纽和核心。在上海建立的子公司上海矽创微电子公司正和上海江苏地区的IC加工厂，测试公司及设计服务公司建立联盟，努力成为长江三角洲IT产业的新的核心企业。厦门联创公司愿和国内外同仁共同努力创造中国微电子产业的美好明天。