X-DSP串行接口部件的设计与实现

发布时间：2020-07-17 12:30

【摘要】： 随着嵌入式应用的发展,串行接口已成为各种新型的DSP芯片必不可少的片上外设部件,是DSP与片外串行设备进行数据通信的重要接口。串行接口信号少,能有效减少器件的引脚数目,消费硬件资源少,特别适合DSP的各类嵌入式应用。因此研究和设计多功能、高性能、低功耗、可编程的灵活串行接口部件是DSP研制中非常重要的课题。本课题采用0.25μm/2.5v工艺,采用全定制的方法,设计实现了一款片上多通道串行接口部件,并对其进行了全面的系统级验证和分析。本课题研究的主要内容和成果包括以下几个方面: 1.对串行接口部件的设计原理、方法及串行接口技术进行了深入的分析与研究,并根据X-DSP处理器的总体设计要求,确定了其串行接口部件的总体结构; 2.设计实现了3个片上串行接口部件,对其中的关键技术进行了详细的分析,在模块级验证的基础上,进行了全芯片系统环境下的功能模拟验证; 3.完成了版图的设计与验证。所设计的串行接口部件的版图总面积为616~*1410μm~2,经版图验证,该串行接口最大工作频率为一半CPU时钟频率,传输速率可达6.25Mbyte/s,达到了较小的面积和较快的串行传输速率。 X-DSP处理器已经投片成功,完全满足了设计要求,也证明了作为其重要片上外设——串行接口部件的正确性。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP334.7
【图文】：

双相位,帧传输,格式,兼容设备

可以与多种音频接口设备相连。如音频多媒体数字信号编/解码器AC’97、T1/E1成帧器、MVIP兼容设备和ST一BUS兼容设备(包括MVIP成帧器和SCSA成帧器)、SPI兼容设备以及A一bis接口的功能。本节主要对这些串行设备进行简要的介绍。AC’97:(AudioCodee97一音频多媒体数字信号编/解码器)，由Intel、AnaloDeviees等有关厂商共同制定的音频电路系统标准，并已经得到了业界的广泛认可。AC’97是一种技术规格标准，它采用了双晶片架构，使刀D和D/A控制器尽可能地保持相对独立，以求降低干扰，提高音质。现在市面上的多媒体音效卡，除了CMI8738等少数例外，大都遵循AC’97标准13‘〕错误’未找则用溉。AC’97系统由音频编/解码器(Code。)和音频控制器(Coniroller)两个部分组成。其中音频编解码器实现刀D、D/A转换，音频处理等功能，而音频控制器是音频编解码器的一个数字接口，负责控制音频数据的串/并、并/串转换以及传输。本文设计的串行接口部件可以充当AC’97系统中的音频控制器。典型的AC’97双相位帧传输格式如图2.5所示:PlwlPZwlPZwZPZw3PZw4PZws解w6

电路图,版图,电路图,有源区

国防科学技术大学研究生院学位论文在单元内尽量避免使用有源区和多晶走线。这是因为有源区和多晶的电阻相对较大，根据Elinore分布式RC网络模型以及互连线的RC延时:二:cLz/2可以看到:总的延时是随着线长的平方增长的。如果使用有源区和多晶进行长的互连，将使得线延时变得更大。在设计时，每当一个pFET连到电源时放置一个n阱接触:每当一个nFET连到地端时放置一个p衬底接触。这样不仅能防止门锁现象产生，还能保证衬底电位和阱电位在版图的各个位置都保持均衡，提高电路的可靠性。图6.3为一个逻辑为z=al.aZ+b1.b2的电路图和版图的实现结构:卜卜卜卜卜卜卜卜卜.竺一一

布局结构图,布局结构,电源

源、地线应该在版图内部形成网状，在版图外围形成环状。这样的布局设计保证版图中任何位置的器件都有稳定均匀的电压供给。在本设计中整个版图横向和纵向电源、地线网络由第一至第四层金属连接而成，其结构如图6.4所示。图中，黑色为电源线，灰色为地线。设法满足制程的最大电流极限可以避免电源网络发生电迁移，总的电源总线宽度需要满足一个特定值。在SPICE中模拟各个单元和整个部件得到峰值电流，之后计算得出最小的金属线宽度。在这个宽度基础上再略增加一点裕量，就得到最终电源、地线的宽度 [30][28]。巨巨巨一注注注 … }}}「 --- 1111111111111 ]]]]]]]]]]]]]]]]]一一一一一水水水水口口-电源VDD图6.4电源、地的布局结构第70页

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