C-Core国产32位CPU应用芯片
中国芯C＊Core设计及应用
ｂ ｔｓ ｈ ｌ ｗ ｒ ｓ ａ ｄｗ ｒ ｓ ｙｅ， ａｆ ｏｄ ， ｎ ｏｄ ） ． － 。
・Ｓ ｐ ｒｉｏ ｒｕｅ ｄ ｔＣ Ｓ ｕ ｅｖｓ ｒｏ ｓ ｒｍｏ ｅＳ Ｏ ８ Ｃ
・Ｏ１ ｕ ＠ 中 芯 国 际 核芯 面积 仅 ｌ 方 毫米 ．８ ｒ ｎ 平
・０２ ｕ ＠Ｔ Ｍ Ｃ ．５ ｒ ｎ Ｓ
ｃ ｃ ２０ ： ． 口・Ｏ １ 苏州目芯 ：
．
：
．
弃在
２０ 年０ 月 薹于ｔ ｔｒ ｌ －ｃ ０２ ７ ￣ ｏｏ ａ －ａ ｏ ３ 位 ＾尊 搴 Ｐ ２ ｃ ｃｕ
２ｏ ０ ２年 ｉ 月 基于 期 ５伴币 蚺枸的 ｃｉｃ １ ｓ
。 畦＾式 ３ ２位 ｃ ｕ Ｐ ＇十尧 全Ａ胄 白兰蛳 砒产 ｜ 杜∞ ＤＰ主颤 ｚ０ ｓ． ０ ｇ０ ０ ３坼 ２ 月
：
血 ｌ
年
：
： 蚺
－
ｊ ｉ
６位设 ７ ‘ ． 一 ｌ
ＭＰ Ｉ Ｉ ￥ Ｖ描 奇
木 蛆
四发射埔桕． 运行 ６ ４位
２ 苏 州 国芯 公 司 ．
国芯科技有 限公司的成立缘起于信息产业部 与摩托罗拉公 司于 ２ ０ Ｏ ０年 ８ 月签订的技术转让备忘录 ． 中摩托罗拉 同意将 其
据协议 。 国芯科技拥有完整的 Ｃ Ｕ产权。 Ｐ
已授 权 Ｃ Ｃ ｒ ＇ ｏｅ・系列 硬 核 Ｃ１ ２ ０硬 核 ：
CCore CPU
CCore CPU设计技术苏州国芯科技有限公司的C*Core CPU设计技术荣获2008年度中国半导体创新产品和技术奖。
苏州国芯是一家从事嵌入式产品设计和推广应用的高科技公司，是中国集成电路设计企业、江苏省高新技术企业，江苏省信息化带动工业化试点单位，苏州市嵌入式CPU工程技术中心、中国C*Core联盟的发起单位。
公司核心管理和技术团队都具有很好的国内外教育背景、丰富的技术开发和管理经验、丰富而成功的国内外从业经历，大部分工程师具有研究生以上学历。
公司主营业务范围包括：32位C*Core CPU及SoC设计平台授权、集成电路产品设计服务、税控机芯片及整机方案、U盘控制器芯片及方案等，应用方向包括信息安全、数字机顶盒、税控机、多媒体应用、移动存储、工业控制、消费电子等诸多领域，目前基于C*Core的芯片量产数已突破2500万颗，在国产CPU产业化应用方面处于领先地位。
苏州国芯围绕C*Core CPU设计技术及产业化，坚持自主创新，取得了多项科技成果：1）成功开发了以C305、C310、C312、CS320（信息安全专用CPU）、C340、CS325、C306等为代表的具有完整自主知识产权的32位嵌入式CPU系列，在国内SMIC、HHNEC、HJTC、TSMC等先进工艺线上获得硅验证，特别是针对低漏电工艺、嵌入式Flash 工艺和数模混合工艺等不同工艺条件的验证。
2）构建了以C*Core 为核心的SoC 设计平台和应用软件开发平台，SoC 设计平台以32 位C*Core 核心，AMBA 总线为载体。
平台工具可快速灵活的兼容任意遵从AMBA 协议的功能模块，自动完成IP 集成互连。
应用软件开发平台实现了编译器、汇编器、链接器和调试器为一体的工具链和软件模拟验证仿真器，提供集成开发环境(IDE)、大容量FPGA 开发板、评估验证板、高速在线仿真器等。
3）在信息安全领域具有很强实力，基于C*Core CPU 完成了联想、北京宏思、华大信安、爱信诺航芯、公安部一所等企事业单位的信息安全芯片的设计及服务，以C*Core 为核心的国产“安全芯片”在国家的各个领域开始承担安全责任，在国内信息安全领域占有重要地位。
32位嵌入式CPU内核MCORE
32位嵌入式微处理器核主要内容MCORE/CCORE概述寄存器及编程模型MCORE/CCORE指令集中断与异常处理RISC（Reduced Instruction Set Computer）型处理器已普遍被嵌入式系统所采用MCORE/CCORE是目前常用的一种RISC型处理器，主要特点：高性能、低价格、低功耗C*Core是苏州国芯科技有限公司在摩托罗拉技术的高起点平台上，建立和发展的具有自主产权的高性能32位嵌入式RISC微处理器C*Core是面向高性能、低成本的嵌入式控制领域设计的，具有极低的系统功耗。
适用于电池供电的便携式产品以及为适合高温环境而设计的高集成度部件◆完全可综合的32位嵌入式RISC CPU◆低功耗，高性能，高代码密度◆特别适用于手提设备(PDA、移动电话)、通讯设备（无线局域网、路由器）、汽车工业（ABS、安全气囊、电喷控制、刹车控制）、家用电器以及众多的工业过程控制。
◆C*Core嵌入式CPU的主要类型：C210C310CS320本课程主要以C210为重点。
CCORE（C210）结构框架C210的主要特征32位RISC处理器架构固定16位指令长度16个32位的通用寄存器高效的4级执行流水线多数指令为单周期指令分支指令以及存储器访问仅需两个时钟周期支持字节、半字和字三种类型的存储器访问16个专用的交替寄存器支持快速中断支持矢量和自动矢量的中断具有两套处理器状态PSR和程序指针PC影子寄存器硬件整数乘法器阵列（C310）16-bit x 16-bit in 1 clock32-bit x 32-bit in 2 clocksCCORE（C210）微架构C210的指令执行流水线包括下列四级:取指指令译码/读寄存器文件执行寄存器回写16个通用寄存器用于存放操作数和指令结果。
寄存器R15被用作联接寄存器，存放子程序的返回地址。
寄存器R0存放当前的堆栈指针CCORE微结构(续）执行单元包括:一个32位的算术/逻辑单元（ALU）一个32位的桶型移位器Find-First-One (FF1)单元结果前馈硬件其他一系列用于支持乘法和多寄存器读取和存储的硬件程序计数器单元:一个PC累加器一个专用的分支地址加法器指令流水线和时序处理器流水线由取回指令、指令译码、执行和回写结果四个级别组成处理器还包括指令预取缓冲器，允许在指令译码的前一级别缓冲一个指令。
NXPS32K11632位ARMMCU通用汽车应用解决方案
nxp公司的S32K116是满足AEC-Q100规范的基于ARM® Cortex®-M4F和ARM® Cortex®-M0+核32位MCU,集成了128KB闪存,CAN/CAN-FD控制器,遵从SHE指标的安全模块,工作电压2.7 V 到 5.5 V, RUN模式工作温度-40℃到105℃,RUN模式工作温度-40℃到125℃,主要用在汽车电子如车身和底盘控制,信息娱乐系统连接模块,车内空调控制(HVAC),车窗/车门/天窗,动力总成配套芯片以及PMSM/BLDC电机控制,停车辅助系统,发动机防盗锁止系统,触摸感应,安防性应用,摩托车CDI/EFI,电池管理,安全气囊,尾气后处理以及网关以及高可靠性工业应用.本文介绍了S32K116主要特性,S32K14x和S32K11x系列高级架构框图,评估板S32K116EVB主要特性和电路图.S32K is a scalable family of AEC-Q100 qualified 32-bit Arm® Cortex®-M4F and Cortex-M0+ based MCUs targeted for general purposeautomotive and high-reliability industrial applications.The S32K1xx product series further extends the highly scalable portfolio of Arm®Cortex®-M0+/M4F MCUs in the automotive industry. It builds on the legacy of the KEA series, while introducing higher memory optionsalongside a richer peripheral set extending capability into a variety ofautomotive applications. With a 2.70–5.5 V supply and focus onautomotive environment robustness, the S32K product series devices are well suited to a wide range of applications in electrically harshenvironments, and are optimized for cost-sensitive applications offeringlow pin-count options.The S32K product series offers a broad range of memory, peripherals, and package options. It sharescommon peripherals and pin counts,allowing developers to migrate easily within anMCU family or among the MCU families to take advantage of more memory or feature integration. This scalability allows developers to use the S32K product series as the standard for their end product platforms, maximizing hardware andsoftware reuse and reducing time to market.sS32K116主要特性:• Operating characteristics– Voltage range: 2.7 V to 5.5 V– Ambient temperature range: -40℃ to 105℃ forHSRUN mode, -40℃ to 125℃ for RUN mode• Arm™ Cortex-M4F/M0+ core, 32-bit CPU– Supports up to 112 MHz frequency (HSRUN mode)with 1.25 Dhrystone MIPS per MHz– Arm Core based on the Armv7 Architecture andThumb?-2 ISA– Integrated Digital Signal Processor (DSP)– Configurable Nested Vectored Interrupt Controller(NVIC)– Single Precision Floating Point Unit (FPU)• Clock interfacesNXP S32K11632位ARM MCU通用汽车应用解决方案– 4 - 40 MHz fast external oscillator (SOSC) with upto 50 MHz DC external square input clock inexternal clock mode– 48 MHz Fast Internal RC oscillator (FIRC)– 8 MHz Slow Internal RC oscillator (SIRC)– 128 kHz Low Power Oscillator (LPO)– Up to 112 MHz (HSRUN) System Phased LockLoop (SPLL)– Up to 20 MHz TCLK and 25 MHz SWD_CLK– 32 kHz Real Time Counter external clock(RTC_CLKIN)• Power management– Low-power Arm Cortex-M4F/M0+ core withexcellent energy efficiency– Power Management Controller (PMC) with multiplepower modes: HSRUN, RUN, STOP, VLPR, andVLPS. Note: CSEc (Security) or EEPROM writes/erase will trigger error flags in HSRUN mode (112MHz) because this use case is not allowed toexecute simultaneously.The device will need toswitch to RUN mode (80 Mhz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– Clock gating and low power operation supported onspecific peripherals.• Memory and memory interfaces– Up to 2 MB program flash memory with ECC– 64 KB FlexNVM for data flash memory with ECCand EEPROM emulation. – Up to 256 KB SRAM with ECC– Up to 4 KB of FlexRAM for use as SRAM orEEPROM emulation Note: CSEc (Security) orEEPROM writes/erase will trigger error flagsinHSRUN mode (112 MHz) because this use case isnot allowed to execute simultaneously. The devicewill need to switch to RUN mode (80 MHz)toexecute CSEc (Security) or EEPROM writes/erase.– Up to 4 KB Code cache to minimize performanceimpact of memory access latencies– QuadSPI with HyperBus™ support• Mixed-signal analog– Up to two 12-bit Analog-to-Digital Converter(ADC) with up to 32 channel analog inputs permodule– One Analog Comparator (CMP) with internal 8-bitDigital to AnalogConverter (DAC)• Debug functionality– Serial Wire JTAG Debug Port (SWJ-DP) combines– Debug Watchpoint and Trace (DWT)– Instrumentation Trace Macrocell (ITM)– Test Port Interface Unit (TPIU)– Flash Patch and Breakpoint (FPB) Unit• Human-machine interface (HMI)– Up to 156 GPIO pins with interrupt functionality– Non-Maskable Interrupt (NMI)• Communications interfaces– Up to three Low Power Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(LPUART/LIN) modules with DMA supportand low power availability– Up to three Low Power Serial Peripheral Interface (LPSPI) modules with DMA support and low power availability– Up to two Low Power Inter-Integrated Circuit (LPI2C) modules with DMA support and low power availability– Up to three FlexCAN modules (with optional CAN-FD support)– FlexIO module for emulation of communication protocols and peripherals (UART, I2C, SPI, I2S, LIN, PWM, etc).– Up to one 10/100Mbps Ethernet with IEEE1588 support and twoSynchronous Audio Interface (SAI) modules.• Safety and Security– Cryptographic Services Engine (CSEc) implements a comprehensive set of cryptographic functions as described in theSHE (Secure HardwareExtension) Functional Specification. Note: CSEc (Security) or EEPROMwrites/erase willtrigger error flags in HSRUN mode (112 MHz) because this use case is not allowed to execute simultaneously.Thedevice will need to switch to RUN mode (80 MHz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– 128-bit Unique Identification (ID) number– Error-Correcting Code (ECC) on flash and SRAM memories– System Memory Protection Unit (System MPU)– Cyclic Redundancy Check (CRC) module– Internal watchdog (WDOG)– External Watchdog monitor (EWM) module• Timing and control– Up to eight independent 16-bit FlexTimers (FTM) modules, offering up to 64 standard channels (IC/OC/PWM)– One 16-bit Low Power Timer (LPTMR) with flexible wake up control– Two Programmable Delay Blocks (PDB) with flexible trigger system– One 32-bit Low Power Interrupt Timer (LPIT) with 4 channels– 32-bit Real Time Counter (RTC)• Package– 32-pin QFN, 48-pin LQFP, 64-pin LQFP, 100-pin LQFP, 100-pin MAPBGA, 144-pin LQFP, 176-pin LQFP packageoptions• 16 channel DMA with up to 63 request sources usingDMAMUXapplications, which include but not limited to:• Exterior and interior lighting• HVAC• Door/Window/Wiper/Seat controller• BLDC/PMSM motor control• Park assistant• E-shifter• TPMS• Real time control in infotainment system• Battery management system• Human machine interface such as touch sense control • Secured vehicle data transfer• Safety controller• Over the air update图1:S32K14x系列高级架构框图图2:S32K11x系列高级架构框图。
龙芯
芯片物理设计龙芯中科依托中科院计算所微处理器研究中心，源源不断得到坚实的技术支持和充足的人才储备。
芯片物理设计团队先后完成龙芯1号、龙芯2C、龙芯2E 和龙芯2F等高性能通用微处理器芯片的设计，采用工艺从0.18um至90nm，最高主频已经达到GHz范围。
为了实现更高性能的设计目标，结合通用设计流程先后开发了一系列高性能设计流程及点工具，诸如基于规则H树的高性能时钟树生成（High Performance Clock Tree Generation based on Formal H Tree）、规则化设计方法学（Regular Design Methodology）等等。
目前主要设计方向为高性能SOC设计，面向90nm以下工艺（65nm、45num等），产品成果处于国内尖端水平。
近十年积累的独创性经验能帮助客户顺利完成物理设计阶段的工作。
龙芯中科以跟踪国际最新CPU技术为标准，以发展和推广龙芯自有知识产权技术为己任。
目前在自主创新高端通用CPU领域中处于领先的地位，并成为国内最有影响力的核心技术和芯片供应商，已为用户开发多款专用芯片和CPU系统。
这些产品已经成功地应用于网络、工控、安全、移动等各种领域。
公司借助在龙芯系列研发过程中掌握的核心技术，愿为行业客户提供各种基于龙芯的应用解决方案和全方位技术合作。
龙芯一号龙芯一号处理器是完全自主设计的32位RISC 结构通用微处理器，其技术参数如下表。
龙芯一号处理器的微体系结构如下图所示，它采用了寄存器重命名、动态调度、乱序执行等主流技术。
龙芯一号处理器芯片实现了批量生产，并针对市场的需求，在其基础上陆续开发出龙芯32位处理器IP 核。
有关龙芯处理器IP 核产品方面的情况，请参看“IP产品”链接。
龙芯2C龙芯2号（C版本）处理器（简称“龙芯2C”）是完全自主设计的64位RISC结构高性能通龙芯2C处理器的微体系结构如下图所示，它在结构上采用了四发射、猜测执行、动态调度等先进技术。
SECURCORE SC000处理器
证 ，使系统工程 台有 币邑
择该产品，满足系统 ｊ。 之
Ａ ４ Ｑ Ｔ ２ Ｔ１１ １０同时备有非汽车等级 的芯 片 ，供工业和
ＭＰ １ ５产 品特性 ： ３ ０ ４ Ｐ ｗｅ ｒｈ ｅ ｔｒ Ｃ５ ２ ｅ ０ ｃ ｏ ｒ ｃ ｉ ｃｕｅ核 家 电等领域使用 。这些器件具 有与汽车等级器件 同样的功 Ａ ｔ
Ｅ． ０ Ｔ２ １１ 心 ； 示接 口支持 ＷＸ Ａ ７ ０ 、２ 显 Ｇ ／２ ｐ ４位 色彩 ； １ １０ 能特性 ，但 不满足 Ａ Ｃ Ｑ１ ０资质要求 。Ａ ４ ＱＴ １ ０具 双 ０１ ０ Ｎ ０３ 快速以太网媒体 访问控制器 （ ＡＣ 双 Ｕ ． ＯＴ 控 有 自我检测功能 ，可以很容 易地实现符合 Ｅ ６ ７ ０标准的 Ｍ ）； ＳＢ２０ Ｇ
混合信 号设 计，缩 小 了在
Ａ Ｍ 推出高度紧凑 、 Ｒ 节能型 Ａ Ｍ Ｓ ｃｒｏｅＳ ００ Ｐ Ｂ上 的封装空 间，并最 Ｒ ｅｕ ｒ Ｃ ０ Ｃ Ｃ 处理器 ， 该款处理 器专为最高容量 的智能卡 和嵌 入式安全 大程度地 减少了通过 现有
应 用而 设计。Ｓ ０ ０处 理器 是 已经 取得 巨大 成功 的 Ａ Ｍ 同轴 电缆架 构实现低 成本 Ｃ０ Ｒ Ｓ ｃｒ ｏｅ系列处理器 的最新成员，该款处理器大大扩展了 宽带接入所 需的外部组 件 ｅ ｕＣ ｒ 目标应用 的范 围，将 ＳＭ卡 、政府 、银行 、交 通 、ｌ Ｉ Ｄ和条 数 目。这款新型 芯片大 幅 件接收等需要 防篡改的接触和非接触智能卡应用纳入其 中。
Ｇ Ｓ、 等 高度集成的系统芯片 （ｏ ） Ｓ Ｃ 器件。 ＭＰ ５ Ｃ １ ５处理器具有两 定位系统 （ Ｐ ） 车窗和后视镜控制 、无匙进 入 。 ２
Cortex-M3资料
Cortex-M3是一个32位的核，在传统的单片机领域中，有一些不同于通用32位CPU应用的要求。
谭军举例说，在工控领域，用户要求具有更快的中断速度，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术，完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70%中断。
目录概述编程模式开发工具LM3S101 （Cortex M控制器简介）产品特性产品构造Cortex M控制器选型指南编辑本段概述单片机的另外一个特点是调试工具非常便宜，不象ARM的仿真器动辄几千上万。
针对这个特点，Cortex-M3采用了新型的单线调试(Single Wire)技术，专门拿出一个引脚来做调试，从而节约了大笔的调试工具费用。
同时，Cortex-M3中还集成了大部分存储器控制器，这样工程师可以直接在MCU外连接Flash，降低了设计难度和应用障碍。
ARM Cortex-M3处理器结合了多种突破性技术，令芯片供应商提供超低费用的芯片，仅33000门的内核性能可达1.2DMIPS/MHz。
该处理器还集成了许多紧耦合系统外设，令系统能满足下一代产品的控制需求。
ARM公司希望Cortex-M3核的推出，能帮助单片机厂商。
Cortex的优势应该在于低功耗、低成本、高性能3者(或2者)的结合。
Cortex如果能做到合理的低功耗(肯定要比Arm7 & Arm9要低，但不大可能比430、PIC、AVR低) ＋合理的高性能(10~50MIPS是比较可能出现的范围) ＋适当的低成本(1~5$应该不会奇怪)。
简单的低成本不大可能比典型的8位MCU低。
对于已经有8位MCU的厂商来说，比如Philips、Atmel、Freescale、Microchip还有ST和Silocon Lab，不大可能用Cortex来打自己的8位MCU。
对于没有8位MCU的厂商来说，当然是另外一回事，但他们在国内进行推广的实力在短期内还不够。
中国芯片之现状
中国芯片之现状➢CPUCPU即中央处理器（英文CentralProcessingUnit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。
CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。
其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。
所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
中国CPU现状国产CPU发展面临的问题首先，CPU整体性能上还有待提高。
在设计能力上不可否认国内的CPU企业和研发机构与国际领先水平还有不小的差距。
目前国产CPU在芯片设计方面的主要困难在于后端生产、封装、测试等环节仍受制于外协(流片代工厂、封装、测试厂商等)，导致生产进度与效率较低。
国产CPU在主频方面与主流处理器仍有较大差距。
目前国产CPU的典型工作频率是1GHz，而Intel和AMD主流处理器主频超过3GHz，IBM Power7处理器的频率超过4GHz。
主频的差距导致国产CPU单核性能与国际主流处理器的单核性能有较大差距。
主频差距主要来自采用半导体工艺生产线、工艺与CPU设计的结合等。
国产CPU多在TSMC和SIMC 生产，采用代工工艺。
而国际主流CPU，如Intel、IBM等都采用自己的标准CPU工艺，便于物理优化。
其次，生态系统建设难以取得突破。
众所周知，CPU的竞争绝不仅是CPU本身的竞争，而更多的体现在生态系统的竞争。
国际主流处理器(如Intel、AMD、ARM)经过几十年的发展，已经建立了成熟的产业环境。
例如，以Wintel联盟举例，Intel提供处理器芯片，微软提供操作系统，HP、DELL等提供基于Intel CPU的产品，很多应用厂商基于“Wintel”平台开发应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C*Core 国产32 位CPU 应用芯片
C*Core 国产32 位CPU 应用芯片产量超1500 万颗
几年以前，提起自主知识产权32 位CPU，更多关注的是性能如何高，能
否达到国际领先水平，而对产业化应用则关注不多。
经过几年的艰辛努力，自主研发的CPU 终于在产业化应用上获得突破。
苏州国芯科技有限公司接受摩托罗拉先进水平的低功耗、高性能32 位RISC 嵌入式CPU M*Core 技术及其SoC 设计方法，以高起点建立起苏州国
芯自主产权的32 位RISC C*C*Core2001 年成立以来，通过几年时间持续有
效的市场化运作，公司主要产品——“国产32 位CPU C*Core”已经被越来越
多的设计公司所接受。
目前，接受国芯C*Core 授权技术的已有科技部七个
集成电路产业化基地、国内多家科研院所，以及包括联想、海尔、华大、南京富士通在内的几十家本土着名公司。
大批采用C*Core 作为嵌入式CPU 核
心的芯片已经量产并投入市场，广泛应用于信息安全、工业控制、数字机顶盒、税控机、移动存储控制等多个领域，在业界享有很高的知名度，得到了大家的认可。
截至到2008 年上半年，采用C*Core 为核心的SoC 芯片产量已
经达到1500 万颗，连续5 年保持着国产嵌入式CPU 产业化的第一品牌和年
均50%的业务营业额增长率，为我国集成电路产业的高速发展发挥着越来越重要的作用。
C*Core 核心的大规模产业化，预示着自主产权的高端32 位CPU 开始扬帆启航。