SOC的基本概念

一、SoCSystem on Chip片上系统一句话定义把一整套电子系统所需要的多个硬件 IP全部集成在单颗硅芯片上不是单纯一个 CPU是 “芯片里装了一整个小电脑系统”。二、SoC 内部有哪些模块1、CPU 核ARM Cortex-A/R主控管理者跑 Linux/RTOS、业务逻辑、调度、控制外设、处理中断。CPU 是总指挥但不是唯一能访问 DDR、发起寻址的模块。2、硬件加速器 IPNPU神经网络 AI 推理VPU视频编解码 H.264/H.265IVE图像视觉引擎ISP 配套算子DSP数字信号处理VI视频输入接收 sensor 图像自带 DMA可以直接写 DDR不需要 CPU 搬运数据3、片上互联总线AXI/AHB/APBAMBA 相当于芯片内部的高速公路。CPU、NPU、VI、内存控制器都挂在 AXI 总线所有模块都可以作为 AXI Master 发起寻址访问 DDR 或者寄存器。4、内存子系统DDR/LPDDR 控制器用来外接 DDR 内存2GB LPDDR4x 这类片内 SRAM、CacheL1/L2容量很小速度极快5、外设 IPUART、I2C、SPI、MIPI CSI/DSI、USB、GPIO、PCIe、ADC 等。6、其他PMU 电源管理模块、安全引擎TrustZone、时钟 / 复位模块。所有这些模块统一共享一套物理地址空间也就是 SoC 寻址。二、SOC的核心特点和单独 CPU、MCU 区分1、异构计算通用 CPU 各种专用硬件加速器分工协作。CPU 负责调度NPU/VI/VPU 负责重度并行计算解放 CPU。2、高集成外部只需要外挂 DDR、Flash、电源、Sensor就能跑起来BOM 少、体积小、功耗低。3、统一 AXI 地址空间地址一部分分配给寄存器 MMIOSoC 内部各个 IP 的寄存器另一大块地址分给外部 DDRCPU、VI、NPU 都能通过 AXI 总线访问这个全局地址空间。4、IP 复用SoC 厂商买 ARM 核、NPU、ISP 等成熟 IP再整合在一起不是从零设计每一块电路。SoC vs CPU vs MCU快速区分CPU只是计算核心必须搭配一堆外围芯片才能工作SoC单芯片集成 CPU 总线 加速器 外设只需要外挂 DDR/FlashMCU单片机一般片内自带 FlashRAM算力弱很少带独立 NPU/IVE跑 RTOS 为主基本没有外接大容量 DDR。三、实际项目中的视觉 SoC工作流程举例VI 模块AXI Master接收图像传感器数据直接 DMA 写入 DDR 中 MMZ 内存区域不需要 CPU 搬运CPU 配置 IVE/NPU 的寄存器下发任务IVE/NPU也是 AXI Master从 DDR 读取图像数据做图像处理、AI 推理处理完写回 DDRVPU 读取 DDR 图像做编码CPU 再读取编码码流通过网口 / 串口输出。关键点VI、NPU、IVE 都是独立总线主机可以主动寻址读写 DDR不是只有 CPU 才能访问内存。