【摘要】： IP復(fù)用技術(shù)是SOC設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，使芯片設(shè)計(jì)變得快捷，設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)也大為降低。八位微控制器IP核是SOC設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的一類嵌入式核。 本課題所設(shè)計(jì)的SDU_M08微控制器IP核采用哈佛結(jié)構(gòu)，指令集與Microchip公司的PIC16C57完全兼容，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車、儀器儀表、家用電器等系統(tǒng)中。 本文在對(duì)PIC16C57系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令集和系統(tǒng)時(shí)序進(jìn)行仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)劃分和各模塊的RTL級(jí)代碼設(shè)計(jì)。整個(gè)微控制器系統(tǒng)被劃分成控制通路和數(shù)據(jù)通路兩部分，每個(gè)子模塊都進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，部分模塊還進(jìn)行了特別優(yōu)化。設(shè)計(jì)中嘗試使用DesignWare庫(kù)中的IP模塊對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，取得了顯著的效果；數(shù)據(jù)通道模型的設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單快捷，ALU采用了低功耗設(shè)計(jì)方法；設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)考慮到布局布線時(shí)的總線扇出，采用了分級(jí)輸出思想。 在設(shè)計(jì)的驗(yàn)證方面，對(duì)FPGA原型技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，制定了詳細(xì)的驗(yàn)證策略，搭建了FPGA驗(yàn)證硬件平臺(tái)。探討了Flash存儲(chǔ)器的在線編程問(wèn)題，利用FPGA實(shí)現(xiàn)了對(duì)Flash的在線編程；遵照FPGA原型實(shí)現(xiàn)流程對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真、綜合和布局布線；對(duì)邊界掃描測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了用于FPGA邊界掃描測(cè)試的軟件。 在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的過(guò)程中，使用了一系列的EDA工具，，包括Altium公司的Protel DXP，Synopsys公司的VCS和Design Compiler，Mentor Graphics公司的Modelsim，Synplicity公司的Synplify Pro以及Altera公司的QuartusⅡ等。 SDU_M08采用精簡(jiǎn)指令集，易于學(xué)習(xí)和使用，可廣泛應(yīng)用于低功耗、高性價(jià)比的控制領(lǐng)域。本課題的研究為日后開(kāi)發(fā)更復(fù)雜的微控制器積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)。
【圖文】：

MCU的工作首先是從取指令開(kāi)始的，其中第一條指令的地址是上電復(fù)位時(shí)的PC值 (7nH)，即PC的上電復(fù)位值所指向的指令是程序的開(kāi)始。PC值和相應(yīng)的ROM中指令的波形如圖5一3所示。圖中信號(hào)定義:reset:復(fù)位信號(hào);dkl一dk4:四相不重疊時(shí)鐘;pc:程序計(jì)數(shù)器;mem:程序存儲(chǔ)器;romdata:PC對(duì)應(yīng)的程序存儲(chǔ)器中的指令;inst:存儲(chǔ)在指令寄存器中的來(lái)自ROM的指令。圖5一3取指波形圖從仿真圖中可以看出，復(fù)位的時(shí)候，Pc的值為7flH，微控制器正常工作以后執(zhí)行的第一條指令是存在程序存儲(chǔ)器7ff地址處的指令(GoTo指令)。每個(gè)dk4時(shí)，與pc對(duì)應(yīng)的指令被取出，即預(yù)取指。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的Mcu能夠從程序存儲(chǔ)器中正確取指，并且取值操作均是在clk4時(shí)執(zhí)行，符合設(shè)計(jì)規(guī)格。

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文(2)程序計(jì)數(shù)器和堆棧從圖5一3可以看出Pc可以正確地執(zhí)行加l操作，下面主要驗(yàn)證在程序跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行時(shí)Pc和堆棧的狀態(tài)。圖5一4、圖5一5、圖5一6和圖5一7為部分跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行時(shí)的仿真波形圖。圖中信號(hào)定義:StatuS:狀態(tài)寄存器;staekl，stackZ:兩級(jí)堆棧;skiP:雙周期指令中的空操作標(biāo)識(shí)信號(hào)，控制著空操作NOP指令的插入。圖5一 4CALL指令執(zhí)行波形圖cALL指令:指令中的立即數(shù)直接改變Pc的低8位，Pc第9位清零，status寄存器的隊(duì)1，隊(duì)。(第6位和第5位)置入Pc的最高兩位。地址 02IH中的指令為CALL指令(指令碼為905)，所以022存入堆棧Stackl
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP332;TN791

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;新型ConcertoTM雙核微控制器,重新構(gòu)建嵌入式控制系統(tǒng)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2011年13期

2 ;富士通半導(dǎo)體應(yīng)對(duì)全球汽車行業(yè)需求 強(qiáng)力擴(kuò)大微控制器產(chǎn)品陣容[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2011年14期

3 ;瑞薩電子新推出6款支持以太網(wǎng)絡(luò)及MOST網(wǎng)絡(luò)之第四代32位微控制器[J];電子與電腦;2011年07期

4 ;適用于微控制器的CubeSuite+集成型開(kāi)發(fā)環(huán)境[J];電子制作;2011年07期

5 ;富士通半導(dǎo)體最新推出內(nèi)置模擬比較器和運(yùn)放的8位微控制器[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2010年09期

6 ;愛(ài)特梅爾推出具有USB和高精度模擬功能的超低功耗8/16位微控制器[J];電子與電腦;2011年08期

7 ;愛(ài)特梅爾擴(kuò)展ARM926-based微控制器系列[J];電子與電腦;2011年09期

8 ;飛思卡爾宣布面向汽車應(yīng)用推出功能強(qiáng)大的多功能32位微控制器[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年03期

9 ;恩智浦推出LPC1200工業(yè)控制系列[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年04期

10 沈熙磊;;盛群半導(dǎo)體推出大容量微控制器[J];半導(dǎo)體信息;2011年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 黃建平;;USB接口在串行通信中的應(yīng)用[A];’2003天津IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

2 魏靈坤;胡春華;劉志軍;;基于ATT7022B的三相多功能電能表的設(shè)計(jì)[A];2008中國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

3 鄭海波;郭龍;張宗玉;;一種新型的遙測(cè)智能污水流量計(jì)的實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2001年

4 趙雪蓮;楊新濤;;AT89C2051測(cè)試方法的研究與實(shí)現(xiàn)[A];第一屆中國(guó)微電子計(jì)量與測(cè)試技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

5 孫榮高;孫德超;殷偉鳳;;現(xiàn)場(chǎng)總線液晶顯示節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[A];全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

6 張厚武;姚凱學(xué);;太陽(yáng)能干燥設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)[A];第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（3）[C];2008年

7 劉培基;;基于大容量閃存的HOLTER記錄儀的設(shè)計(jì)[A];第二屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 孫海s

本文編號(hào)：2655915