隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及人民物質(zhì)生活需求的提高,可穿戴設(shè)備、自動駕駛汽車等高新技術(shù)產(chǎn)品走進我們的生活,這都得益于微控制器的發(fā)展和應(yīng)用。微控制器作為這些電子系統(tǒng)最核心的元器件,得到了國內(nèi)外許多集成電路公司的關(guān)注。本文對微控制器的工作原理、實現(xiàn)方法進行了深入地研究,然后基于180nm工藝設(shè)計了一款微控制器芯片,該微控制器最終將應(yīng)用于一款雷達SOC中。目前集成電路設(shè)計涉及的領(lǐng)域眾多,特別是數(shù)字集成電路設(shè)計,從前端代碼設(shè)計到邏輯綜合再到物理設(shè)計,需要的時間精力極其龐大,所以本文采用了基于IP核的方式進行微控制器前端設(shè)計,并且利用一些先進的EDA工具進行微控制器的邏輯綜合以及物理設(shè)計。本文首先對微控制器整體架構(gòu)進行介紹,包括微控制器頂層架構(gòu)和ARM指令集架構(gòu)的一些基本概念。其次采用自頂向下的設(shè)計思想,利用Verilog硬件描述語言對微控制器的總線系統(tǒng)、處理器核系統(tǒng)以及外圍設(shè)備系統(tǒng)進行了邏輯功能的設(shè)計。然后對數(shù)字集成電路邏輯綜合的基本原理和實現(xiàn)方法進行了詳細(xì)的闡述,重點介紹了設(shè)計環(huán)境和設(shè)計約束的基本概念和設(shè)置方法。同時借助綜合工具對設(shè)計的微控制器進行邏輯綜合,得到了后續(xù)物理設(shè)計所需要的網(wǎng)表文... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

AHB總線基本讀傳輸

第三章微控制器邏輯設(shè)計17觀察圖3-11（a）可知，主機Cortex-M0在前一個時鐘周期會給出地址信號例如0x0000_0004，并且將傳輸方向控制信號HWRITE置為低電平；后一個時鐘周期從機將主機準(zhǔn)備讀取的數(shù)據(jù)例如0x0000_0034發(fā)送到HRDATA總線上。如果插入等待的狀態(tài)如圖3-11（b）所示，主機Cortex-M0給出地址信號0x0000_0108后，從機還未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，并且從機會將HREADY信號置為低電平無效狀態(tài)，主機則會延遲一下數(shù)據(jù)傳輸過程。AHB總線基本寫傳輸如圖3-12所示。圖3-12AHB總線基本寫傳輸。（a）無等待基本寫傳輸；（b）有等待基本寫傳輸觀察圖3-12（a）可知，主機Cortex-M0在前一個時鐘周期會給出地址信號例如0x5000_4095，并且將傳輸方向控制信號HWRITE置為高電平；后一個時鐘周期主機將從機需要的數(shù)據(jù)例如0x0000_0055寫入到HWDATA總線上。如果插入等待的狀態(tài)如圖3-12（b）所示，主機Cortex-M0給出地址信號0x0000_4096后，從機還未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，并且從機將HREADY信號置為低電平無效狀態(tài)，主機則會延遲一下數(shù)據(jù)傳輸過程，等從機準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)后，再將0x0000_0066數(shù)據(jù)寫入到HWDATA總線上。3.2Cortex-M0內(nèi)部結(jié)構(gòu)Cortex-M0采用ARMv6-M0架構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。內(nèi)部有一顆專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的處理器核、可嵌套向量中斷微控制器（NVIC）、可選的喚醒中斷控制器（WIC）以及連接內(nèi)部單元的內(nèi)部總線系統(tǒng)，對外提供了調(diào)試子系統(tǒng)以及AHB-Lite總線系統(tǒng)。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文20ENDQCLRCKENDQCLRCKENDQCLRCKENDQCLRCKHCLKHRESETnHREADYHWRITEHSELHTRANSHWDATAGPOAHB接口輸出控制圖3-15通用輸出接口的電路結(jié)構(gòu)3.3.3通用輸出接口仿真通用輸出接口的仿真圖如圖3-16所示。圖3-16通用輸出接口仿真通用輸出接口當(dāng)被AHB總線選擇的時候，即通用輸出接口模塊的HSEL電平為高時，它就將HWDATA總線的低8位數(shù)據(jù)通過GPO口輸出出來，如圖3-14所示，GPO能正常輸出總線上的低8位數(shù)據(jù)，說明通用輸出接口工作正常。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于VCD文件的動態(tài)電壓降分析流程概述[J]. 孟少鵬,馬強.  中國集成電路. 2014(05)
[2]AMBA總線的在集成電路中的研究[J]. 黃榮志.  微計算機信息. 2007(14)

碩士論文
[1]基于布局優(yōu)化的USB TYPE-C接口芯片數(shù)字后端設(shè)計[D]. 柴紅燕.北京工業(yè)大學(xué) 2018
[2]MC-SOC中存儲控制器的設(shè)計與驗證[D]. 陳捷.電子科技大學(xué) 2018
[3]基于28NM工藝ASIC芯片的時鐘樹綜合優(yōu)化研究[D]. 湯勇.天津工業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于電壓降與時鐘樹優(yōu)化的RF芯片數(shù)字后端設(shè)計[D]. 黃芝文.北京工業(yè)大學(xué) 2017
[5]基于SoPC的多功能應(yīng)用系統(tǒng)[D]. 蔣勇.電子科技大學(xué) 2017
[6]基于AMBA總線的MCU設(shè)計及FPGA驗證[D]. 李東起.西安電子科技大學(xué) 2016
[7]基于Encounter的RISCCPU后端設(shè)計研究[D]. 尹德偉.西安電子科技大學(xué) 2015
[8]ASIC后端設(shè)計中的時鐘樹綜合優(yōu)化研究[D]. 張婷婷.湘潭大學(xué) 2015
[9]基于ARM指令架構(gòu)的微控制器系統(tǒng)設(shè)計與功能驗證[D]. 校吉波.蘇州大學(xué) 2015
[10]基于SOPC技術(shù)的專用MCU設(shè)計[D]. 魏緒文.福建師范大學(xué) 2014



本文編號：3497254