嵌入式系统/ARM技术中的基于SPARC V8体系的电子记帐终端设备研究

l 引 言　　电子记帐控税终端机属于高度安全和可靠的产品，关系到信息安全和金融安全，长期使用国外的核心器件将给国家安全带来严重隐患。拥有自主知识产权的嵌入式处理器、专用芯片及其嵌入式操作系统已成为振兴我国电子行业的当务之急。　　目前国家正在大力发展金税工程，本文作者参与了针对电子记帐控税终端机设计的片上系统(System on Chip，SoC)芯片的研究。 2 总体方案　　本SoC芯片是面向电子记帐终端设备而设计的符合国家电子记帐终端设备标准的高性能嵌入式的系统芯片，其中以32位的SPARC V8架构的处理器为内核，集成了符合ISO7816标准的智能卡控制器和符合ISO7811／2标准的磁 嵌入式系统在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，特别是在涉及金融安全和信息安全的领域，如电子记账控税终端机。这类设备要求高度的安全性和可靠性，避免依赖国外核心技术，确保国家的信息安全。因此，发展自主知识产权的嵌入式处理器、专用芯片以及嵌入式操作系统成为我国电子行业发展的关键。 本文主要研究的是基于SPARC V8体系结构的嵌入式系统在电子记账终端设备中的应用。SPARC V8是一种32位的RISC（精简指令集计算机）架构，以其高效能和广泛的应用范围著称。该体系结构被选为SoC（片上系统）芯片的核心，这是一款面向电子记账终端设备设计的高性能系统芯片，符合国家的相关标准。 SoC芯片集成了多种功能模块，如智能卡控制器（遵循ISO7816标准）和磁条卡控制器（遵循ISO7811/2标准），以支持各种金融交易。这种集成化设计不仅降低了设备成本，还提高了系统的整体可靠性。芯片内部采用“哈佛”结构，分离的地址总线和数据总线分别连接到独立的缓存控制器，以优化数据处理速度和效率。 芯片内部的处理器单元分为32位整型数处理单元（Integer Unit，IU）和浮点运算单元（Floating Point Unit，FPU）。IU支持SPARC V8指令集，具备5级指令流水线，独立的指令和数据缓存，以及硬件乘法和除法器。FPU则提供了完整的浮点运算能力，遵循SPARC V8标准和ANSI/IEEE 754-1985浮点数据格式，包含32个浮点寄存器。 内部总线采用了ARM公司的AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）标准，分为高速总线AHB（Advanced High-performance Bus）和低速总线APB（Advanced Peripheral Bus）。AHB用于高速数据传输，连接处理器缓存和其他高速单元，而APB则服务于访问片内外设的寄存器。此外，SoC还包括一系列外围设备，如GPIO、UART、中断控制器、定时器、看门狗定时器、实时时钟、PS/2控制器、I2C控制器和SPI控制器，以满足不同功能需求。 在设计SoC芯片时，采用了正向设计方法，建立了深亚微米级别的自顶向下设计流程，实现硬件和软件的协同仿真与设计，以确保芯片性能和功耗的优化。这样的设计策略有助于在保证系统功能的同时，提高设计的效率和可靠性。 基于SPARC V8体系的电子记账终端设备研究集中于开发高性能、高安全性的SoC芯片，通过集成多种功能模块，降低对外部组件的依赖，增强我国在电子行业的自主创新能力，对金税工程等重要项目具有重要意义。