本文選題：微控制器內(nèi)核 + 指令譯碼��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：MCU（Micro Control Unit）微控制器是微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉研究的產(chǎn)物，自20世紀(jì)70年代產(chǎn)生以來在學(xué)術(shù)界與工業(yè)界一直是研究的熱點(diǎn)。MCU廣泛應(yīng)用于國防、電器、測控系統(tǒng)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。 本文采用top_down的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)一款MCU芯片，此MCU使用經(jīng)典的MCS51指令集；MCU總線結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)總線和程序總線相分離的哈佛總線；經(jīng)典的MCS51微控制器執(zhí)行一條指令至少占用12個(gè)時(shí)鐘周期，，針對指令執(zhí)行過程冗長的缺點(diǎn)，本文優(yōu)化了MCU指令的執(zhí)行過程，設(shè)計(jì)的指令譯碼模塊譯碼速度快，執(zhí)行一條指令最高占用4個(gè)時(shí)鐘周期，比經(jīng)典的MCS51微控制器的執(zhí)行效率提高了6倍以上。本文用結(jié)構(gòu)化的Verilog語言描述MCU的譯碼模塊、算術(shù)邏輯運(yùn)算模塊等，因此結(jié)構(gòu)清晰，易于擴(kuò)展。經(jīng)過驗(yàn)證可以作為嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核。 本文首先對MCU做了簡要地介紹，之后詳細(xì)分析了MCS51指令集，并根據(jù)指令的特點(diǎn)搭建MCU內(nèi)核的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了MCU的主要模塊，最后對設(shè)計(jì)的MCU內(nèi)核做仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示本文所設(shè)計(jì)的MCU內(nèi)核完全兼容MCS51指令集，功能正確。
[Abstract]:MCU(Micro Control unit microcontroller is the product of the cross study of microelectronics and computer technology. Since its birth in 1970s, it has been a hotspot in academia and industry. It has been widely used in national defense, electrical appliances, and measurement and control systems. Consumer electronics, etc. In this paper, a MCU chip is designed by using the design method of top_down. This MCU uses the classical MCS51 instruction set top_down bus structure as the Harvard bus which separates the data bus from the program bus. The classical MCS51 microcontroller takes at least 12 clock cycles to execute one instruction. In view of the drawback of long instruction execution, this paper optimizes the execution process of MCU instruction, and the decoding speed of the designed instruction decoding module is fast. A single instruction takes up to four clock cycles, which is more than six times more efficient than the classical MCS51 microcontroller. In this paper, structural Verilog language is used to describe the decoding module and arithmetic logic operation module of MCU, so the structure is clear and easy to be extended. It is proved that it can be used as the kernel of embedded system. In this paper, MCU is introduced briefly, then the MCS51 instruction set is analyzed in detail, the architecture of MCU kernel is built according to the characteristics of the instruction, and the main module of MCU is designed. Finally, the MCU kernel is simulated and verified. The verification results show that the MCU kernel designed in this paper is fully compatible with the MCS51 instruction set, and the function is correct.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP332

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1785996