微控制器（MCU）是許多數(shù)字系統(tǒng)的核心部件,其控制復(fù)雜,對魯棒性、面積、功耗、運算速度、功能等方面都有很高的要求,設(shè)計擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能MCU一直是集成電路設(shè)計領(lǐng)域一個富有挑戰(zhàn)性的課題。本文的研究正是對此做一次有益的嘗試和實踐。本文深入細致地研究了Microchip技術(shù)公司的PIC16C5X系列微控制器的指令系統(tǒng)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),深入理解了微控制器的工作原理和設(shè)計方法,進而確定微控制器的總體結(jié)構(gòu),以及各層次模塊的功能和結(jié)構(gòu)。針對PIC16C5X系列微控制器不能適用于高速場合的需要,對其時序結(jié)構(gòu)進行了改進設(shè)計,用單時鐘代替原來的四相時鐘技術(shù),采用二級流水結(jié)構(gòu),配合指令的工作節(jié)拍,使指令執(zhí)行周期縮短為單個時鐘周期。另外,精心設(shè)計了微控制器的核心部件算術(shù)邏輯單元。通過以上改進,使其時鐘頻率高于PIC16C5X的最高時鐘頻率20MHz。本設(shè)計中采用硬件描述語言Verilog及自頂而下（Top-Down）的設(shè)計方法設(shè)計了改進型微控制器,通過搭建驗證平臺,采用交叉的驗證方案對該MCU進行了驗證。并從覆蓋率角度衡量了整個設(shè)計中代碼的優(yōu)劣,為仿真驗證過程增加了可信度。最后,采用Synplicity公司... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PIC16C5X系列總體結(jié)構(gòu)圖

四相時鐘工作時序圖

四相時鐘狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國集成電路市場回顧與展望[J]. 李珂.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2005(12)
[2]一種在電路SOC驗證接口設(shè)計方法研究[J]. 王中偉,張盛兵,沈戈,趙勇.  微電子學(xué)與計算機. 2005(09)
[3]微處理器功能驗證方法研究[J]. 郭陽,李暾,李思昆.  計算機工程與應(yīng)用. 2003(05)
[4]基于多種EDA工具的FPGA設(shè)計[J]. 孫富明,李笑盈.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2002(01)
[5]測試自動化在MCU設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 劉方海,王曉蕾,欒銘.  微電子學(xué)與計算機. 2001(04)
[6]8位RISC微控制器IP軟核的設(shè)計[J]. 李麗,高明倫,張多利,程作仁.  微電子學(xué)與計算機. 2001(03)
[7]MCU的發(fā)展及其趨勢[J]. 喻德順.  微處理機. 1996(03)



本文編號：3670660