6.1　芯片架构原理

下面来介绍芯片架构的相关原理，主要包括芯片构成、CPU、Bus、核心外设4部分内容。

6.1.1　芯片构成原理介绍

设计一个芯片和组建一个物联网网络非常类似，故此本书以物联网组网的模型来解释怎样进行芯片设计。一个典型的物联网网络结构大致如图6-1所示，它由一些传感器、服务器组成，通过不同的网络把这些部件连接在一起，形成一个系统。

芯片设计起始也会采用非常类似的方式，具体对比关系如表6-1所示。

芯片设计和物联网组网非常类似，就是选型（找到合适的部件，芯片设计行业把这个部件叫作IP），然后把这些部件连接在一起。

下面，我们先熟悉一些典型部件。

6.1.2　CPU

目前，业界CPU大体分成如表6-2所示几个款型。

我国自研的芯片大多都是基于MIPS指令集的，基于ARM指令集的次之。这是由CPU的开放程度决定的。

我们要做的工作，首先是确定采用什么样的处理核（CPU Core），是MIPS还是ARM，从而决定指令集、指令流水线、Cache、编译器等。确定了CPU Core之后，接着需要确定要用到哪些外设控制器，如GPIO、UART、RTC、DSP、LCD Controller、Memory Controller等。最后，需要确定采用何种总线来连接它们，如USB Bus、I2C Bus、PCI Bus等。

6.1.3　Bus

一旦选定了CPU，Bus（总线）一般就随之确定了。对于选用ARM作为CPU的，我们遇到的Bus就是两种，如图6-2所示。

其中，连接高速设备的叫作AHB（或ASB），连接慢速设备的叫作APB，这两种总线通过一个叫作“桥”的设备互连起来。

6.1.4　核心外设

其余的设备统称为外设。基于以上部件，可以绘制出系统原理图，如图6-3所示。

它有一个CPU（ARM），用ASB总线连接多个高速设备（片内存储设备、外部存储设备、硬件加速器、显卡、APB桥）；通过APB桥引出APB总线，该总线上连接了很多外设，如串口（UART）、SPI总线控制器、USB、音频设备等。 UOGGeSCZrU8dKeMpVX0BkdX9yQCCvGu09kyHX0fbAZOUZGlHoBKw2PGqlLQlYUOY