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SOC系统的时钟和复位电路
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2009-05-25
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论文 首 先 介绍了电视的发展历史,说明了当前电视面临从模拟到数字的转 变,从而得到更高的分辨率和抗噪声信能,另外对目前的数字电视分类做了说明。 同时,对SOC技术做了简单的介绍,以此引出技术的发展已经提供了将信源解码 集成到一块芯片的可能。电路的设计目的是使用尽可能少的资源(对应芯片面积 和片外期间)实现整个系统对多时钟的需求。 论 文随 后 根据设计目的对系统架进行了详细的设计,引入一些关键电路模 块:DPLL、DDRCLOCK、Dlglta1Fracti。na1Divider,并对这些电路实现的功 能做了说明。 接着 论 文 对每个子电路都进行了详细的基本工作原理的叙述,并结合着仿真 对所设计的电路的功能,性能做了仔细的论证。其中对部分模块做了误差分析与 横向比较。另外,各子电路在具体实现时的注意要点在论文中也做了详细说明。 随后 , 是 一个与时钟结构配合的复位电路的设计,同样结合仿真对设计的电 路功能,性能做了仔细的分析。 论文 最 后 讨论了使用本案中的时钟和复位电路对成本的控制以及竞争力的 提高都有很高的意义
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摘要
本论文的主要工作是设计一个 SOC 系统 (机顶盒信源解码芯片)的时钟和复
位电路。
论文首先介绍了电视的发展历史,说明了当前电视面临从模拟到数字的转
变,从而得到更高的分辨率和抗噪声信能,另外对 目前的数字电视分类做了说明。
同时,对SOC 技术做了简单的介绍,以此引出技术的发展已经提供了将信源解码
集成到一块芯片的可能。电路的设计 目的是使用尽可能少的资源 (对应芯片面积
和片外期间)实现整个系统对多时钟的需求。
论文随后根据设计目的对系统架进行了详细的设计,引入一些关键电路模
块:DPLL、DDRCLOCK、Dlglta1Fracti。na1Divider,并对这些电路实现的功
能做了说明。
接着论文对每个子电路都进行了详细的基本工作原理的叙述,并结合着仿真
对所设计的电路的功能,性能做了仔细的论证。其中对部分模块做了误差分析与
横向比较。另外,各子电路在具体实现时的注意要点在论文中也做了详细说明。
随后,是一个与时钟结构配合的复位电路的设计,同样结合仿真对设计的电
路功能,性能做了仔细的分析。
论文最后讨论了使用本案中的时钟和复位电路对成本的控制以及竞争力的
提高都有很高的意义。
关键词:SOC,DPL!,DDR 时钟,数字小数分频器,TN4
3
AbstraCt
ThisresearchismainIyintendedtoimPlementacloCkandresetcjrcuitsin
asocsysternusedintoPsetbox.
Firstl叭thethesisintroducesthedeveloPmenthistoryofTVanddescribe
thel丫 systemfacethechangingfrOmanalogtodigital,inordertogetmore
resolutionandbetternoiseresistanCeinadditionintroducetheClaSSofdigitaI
下丫At thesametime,thethesislntroducethesoctechnologysimPly,exPfain
thatthedeveloPmentoftechnologyisenoughtolntergratethefu{Isouree
signaldecodesystemintoonechiP.The怕rgetofthecircuitsdesignisrealize
thecIockandresetneededbyfuIIfunctionuseIessreSourceasPosSibleas.
Secondly,thethesisdesignthearchitecturebythebasicPrinciPleandthe
design target in detail,and make the system architecture ce彻in
Simultaneous}y,thethesisdeviatethesubcircuits:DPLL,DDR CLOCK
FractionaIDivider,andexPlainthefuctionofthesubcircuits.
AfterdescribethebasicPrinciPleofevery module,helPwithsimulation
tool,thethesisdemonstratethefunctionandthePerformanceofthecircuits
deslgned、ErroranalysisandcomParitionwithothesbedoneforPartof
them.Aside,thethesismakethenoticeinimP[emen拍tionClear.
AlsothedesignoftheresetcircuitcOoPeratewithc{ockcjrcuitbe
dlscussed.And,functionana{ysisandPerformanceana}ysisbedone·
Finalty,thethesisdiscussthesignificantoftheideaandimPlementationof
thec{ockanresetcircuitforthecostandcomPetitionofasocsystem.
Keywords: SOC,DPLL,DDRCLOCK,Digita}FractionalDivider.TN4
引言
随着电子信息技术的日新月异的发展,人们的生活己经越来越离不开各种各
样的现代化电子产品,电视也面临这一次技术革命。
电视的基本工作原理可以简单概括为:在发送端,用电视摄像机拍摄外界景
物,经摄像器件的光电转换作用将景物内容的亮度和色度信息按一定规律变换成
相应的电信号,作适当处理后通过无线电波或有线信道传输出去;在接收端,用
电视接收机接收电视信号,经显示装置的电光转换作用后,将电视信号按对应的
空间关系转换成相应的景物画面,即在屏幕上重现原始景物的彩色画面。
最初的电视系统无论是信道传输还是信源解码都是以模拟的形式进行着,随
着数字技术的发展数字电视系统取代模拟电视系统成为必然。
所谓数字电视,就是将模拟电视信号经取样、量化和编码后转换成用二进制
数表示的数字信号,然后进行各种处理,如编码、调制、传输、存储等。采用数
字技术不仅可以使各种电视设备获得比原有模拟设备更高的性能,而且还可以实
现模拟技术不能实现的新功能。数字电视技术的优势主要表现在以下几个方面:
. 在复制或传输等处理过程中,噪声不会累积。数字电视信号只有,’0”、“1”
两个电平,各种处理过程中产生的噪声只要不超过某个额定电平,通过
数字再生技术就可以将其清除掉。即使无法清除,也可以通过纠错编码
技术进行误码校正。因此,数字电视信号在复制或传输等处理过程中,
信噪比基本保持不变。
. 数字信号稳定可靠,易于实现存储、计算机处理、网络传输等功能,而
且数字电视信号很容易实现加懈 密处理。
. 可充分利用信道容量。数字电视信号可采用时分多路复用方式,在行、
场消隐期间实现数据广播。
. 压缩后的数字信号经调制后可进行开路广播,在设计的服务区内 (地面
广播),观众能以较高的概论实现“无差错接收”,使收到的电视图像和声
音质量接近演播室质量。
. 可合理利用各种类型的频谱资源。以地面广播为例,数字电视可以启用
模拟电视的“禁用频道”(tab。。channel),而且可采用“单频网络”(single
frequency)技术,例如一套电视节目仅占用同一个数字电视频道就可覆
盖全 国。
数字电视包括标准清晰度电视 (SOTV)和高清晰度电视 〔HOTV):
SOTV:是指对传统的模拟电视 (如 N丁SC、PAL等)信号进行数字化后得
到的信号。标准清晰度数字电视系统具有和模拟电视系统相同或相似的扫描格式
和参数;
HOTV:是新一代的电视系统,其性能和指标都远远超过了标准清晰度电视,
扫描格式及参数也完全不同于传统的模拟电视系统。
国际上通常将黑白电视称为第一代电视,将彩色电视称为第二代电视,而将
高清晰度电视 (日OTV)称为第三代电视。
由于目前国内存在数额巨大的传统模拟电视机,其做为接收终端,只能接受
传统的CVBS、5端子、丫CbC「信号。所以当电视节目以数字形式存在并传输
时,则需要一个中介将其转换成传统的制式才一能被普通接受终端接受。
机顶盒的诞生就是做为数字电视和模拟接收终端的中介。市场上已经有不同
档次的机顶盒,由于 目前还没有同一的标准,所以其所对应的标准也不尽相同。
相同的是其信源解码都采用 SOC技术。
所谓SOC技术是一种高度集成化、固件化的系统集成技术。使用SOC技术
设计系统的核心思想,就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。在使
用SOC技术设计应用系统,除了那些无法集成的外部电路或机械部分以外,其
它所有的系统电路全部集成在一起。
. 系统功能集成是 SOC的核心技术
在传统的应用电子系统设计中,需要根据设计要求的功能模块对整个系
统进行综合,即根据设计要求的功能,寻找相应的集成电路,再根据设
计要求的技术指标设计所选的电路的连接形式和参数。这种设计的结果
是一个以功能集成电路为基础,器件分布式的应用电子系统结构,设计
结果是否能满足设计要求不仅取决于电路芯片的技术参数,而且与整个
系统尸CB版图的电子兼容性有关。同时,对于需要实现数字化的系统往
往还需要有单片机等参与,所以还需要考虑分布式系统对电路固件特性
的影响。很明显,传统应用电子系统的实现,采用的是分布功能综合技
术。
对于 SOC来说,应用电子系统的设计也是根据功能和参数要求设计系
统,但与传统方法有着本质的差别。SOC不是以功能电路为基础的分布
式系统综合技术,而是以功能IP为基础的系统固件和电路综合技术。首
先,功能的实现不再针对功能电路进行综合,而是针对系统整体固件实
现进行电路综合,也就是利用 IP技术对系统整体进行电路综合。其次,
电路设计的最终结果与 IP功能模块和固件特性有关,而与 尸C日板上电
路分块的方式和连线技术基本无关。因此,使设计结果的电磁兼容特性
得到极大的提高。换句话说,就是所设计的结果十分接近理性设计目标。
. 固件集成是 SOC的基础设计思想
在传统分布式综合设计技术中,系统的固件特性往往难以达到最优,原
因是所使用的是分布式功能综合技术。一般情况下,功能集成电路为了
满足尽可能多的使用面,必需考虑两个设计目标:一个是能满足多种应
用领域的功能控制要求目标;另一个是要考虑满足较大范围应用功能和
技术指标。因此,功能集成电路 (也就是定制式集成电路)必需在 旧和
控制方面附加若干电路,以使一般用户能得到尽可能多的开发性能。但
是定制式电路设计的应用电子系统不易达到最佳,特别是固件特性更是
具有相当大的分散性
对于 SOC来说,从 SOC的核心技术可以看出,使用 SOC技术设
计4应用电子系统的基本设计思想就是实现全系统的固件集成。用户只需
根据需要选择并改进各部分模块和嵌入结构,就能实现充分优化的固件
特性,而不必花时间熟悉定制电路的开发技术。固件基础的突出优点就
是系统能更接近理想系统,更容易实现设计要求。
嵌入式系统是 SOC的基本结构
在使用 SOC技术设计的应用电子系统中,可以十分方便的实现嵌入式
结构。各种嵌入结构的实现十分简单,只要根据系统需要选择相应的内
核,再根据设计要求选择与之相配的IP模块,就可以完成真格系统硬件
结构。尤其是采用智能化电路综合技术时,可以更充分地实现整个系统
的固件特性,使系统更加接近理想设计要求。必需指出 SOC的这种嵌
入式结构可以大大地缩短应用系统设计开发周期。
IP是 SOC的设计基础
传统应用电子设计工程师面对的是各种定制式集成电路,而使用 SOC
技术的电子系统设计工程师所面对的是一个巨大的IP库,所有设计工作
都是以IP 模块为基础。SOC技术使应用电子系统设计工程师变成了一
个面向应用的电子器件设计工程师。由此可见,SOC是以IP模块为基
础的设计技术,IP 是 SOC应用的基础。
SOC技术中的不同阶段
用 SOC技术设计应用电子系统的可分几个阶段。在功能设计阶段,设
计者必需充分考虑系统的固件特性,并利用固件特性进行综合功能设计。
当功能设计完成后,就可以进入 IP综合阶段,该阶段的任务利用强大的
IP库实现系统的功能。IP结合后,首先进行功能仿真,以检查是否实现
了系统的设计功能要求。功能仿真通过后,就就是电路仿真,目的是检
查IP模块组的电路是否能实现设计功能并达到相应的设计技术指标。设
计的最后阶段是对制造好的 SOC 产品进行相应的测试,以便调整各种
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资源评论
- nuy09852014-08-27不错,可以参考
- donghexiliu2012-07-12还好 就是比较老了
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