DSP（Digit Signal Processor）數(shù)字信號處理器是一種特別適合用于數(shù)字信號處理的芯片,常用于工業(yè)智能設備,手持設備等的控制,數(shù)字信號的傅里葉變換,卷積運算及音視頻信號處理等等,其應用領域越來越廣。本文完成了一款32位高性能數(shù)字信號處理器DSP的內(nèi)核的分析與設計。從其體系結構的設計方向展開,詳細分析了其總線架構、DSP整體組成、流水線結構及其級數(shù)的劃分、指令系統(tǒng)的設計及其尋址方式的定義等架構信息。內(nèi)核方面從其尋址單元模塊的設計、指令寄存器IR的設計、算術邏輯單元ALU的設計及指令譯碼單元的設計。對于算術邏輯單元的設計,詳細介紹了其中加法器的設計、桶形移位器的設計及乘法器的設計。加法器的設計采用了超前進位加法器設計的方法,乘法器采用了基于Booth算法的乘法器設計方法。在基本設計完成之后,對整個芯片進行了模塊化和系統(tǒng)級的兩個層面的功能性仿真驗證,對于內(nèi)核中的算術邏輯單元主要基于模塊化的驗證策略,對于指令譯碼單元、尋址方式及指令寄存器模塊IR的驗證主要基于系統(tǒng)級的驗證策略,基于Ncverilog仿真平臺搭建相應的仿真環(huán)境,編寫Test bench文件,配置相關的GPIO,... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及需求分析
    1.2 DSP研究及發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
第2章 X型DSP的體系結構
    2.1 總線結構設計
    2.2 X型DSP的整體組成
        2.2.1 內(nèi)核結構
        2.2.2 片上外設資源
        2.2.3 存儲器映射設計
    2.3 流水線結構設計
        2.3.1 流水線級數(shù)劃分
        2.3.2 流水線的防沖突設計方法
    2.4 指令系統(tǒng)分析及其設計
        2.4.1 指令集結構
        2.4.2 尋址方式設計及示例說明
    2.5 本章小結
第3章 程序存儲器尋址單元及內(nèi)核關鍵模塊的設計
    3.1 程序?qū)ぶ穯卧恼w設計
        3.1.1 下條指令存儲地址的選擇邏輯設計
        3.1.2 指令地址緩沖器的設計
    3.2 指令寄存器IR的設計
        3.2.1 指令的讀取操作過程
        3.2.2 指令分離的操作過程
    3.3 算術邏輯單元ALU的設計
        3.3.1 加法器的設計
        3.3.2 桶形移位器的設計
    3.4 乘法器的設計
    3.5 門控時鐘的設計
        3.5.1 門控時鐘的原理
        3.5.2 門控時鐘造成的一些問題考慮
    3.6 本章小結
第4章 指令譯碼單元的設計
    4.1 指令譯碼單元的工作原理
    4.2 譯碼器設計概述
    4.3 指令譯碼器的主要模塊設計
        4.3.1 指令預取控制單元
        4.3.2 指令長度譯碼單元
        4.3.3 操作碼識別模塊的設計
    4.4 本章小結
第5章 功能驗證與綜合
    5.1 驗證方法概述
    5.2 仿真驗證環(huán)境搭建
    5.3 指令尋址方式的功能驗證
        5.3.1 直接尋址方式中物理地址的產(chǎn)生驗證
        5.3.2 間接尋址方式中物理地址的產(chǎn)生驗證
    5.4 指令寄存器IR模塊及指令譯碼單元的驗證
    5.5 算術邏輯單元ALU的功能性驗證
    5.6 邏輯綜合
        5.6.1 邏輯綜合方案
    5.7 芯片實物驗證
        5.7.1 實物測試結果
    5.8 本章小結
第6章 總結與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
攻讀碩士學位期間已公開發(fā)表論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國市場的芯片安全憂患[J]. 劉國政,李芮.  集成電路應用. 2014(08)
[2]一種低功耗通用調(diào)制解調(diào)平臺的設計及實現(xiàn)[J]. 李輝,吳爭.  無線電工程. 2014(01)
[3]基于F28035的直流無刷電機控制設計[J]. 嚴貝峰,熊紅斌.  黑龍江科技信息. 2013(12)
[4]基于硬件描述語言的簡易CPU設計[J]. 肖海燕,楊建波.  現(xiàn)代電子技術. 2011(22)
[5]DSP芯片技術背景與市場價值[J].   中國科技信息. 2005(05)
[6]嵌入式多DSP圖像處理器的設計[J]. 朱光喜 ,吳薇.  電子產(chǎn)品世界. 2004(17)
[7]嵌入式可重構DSP處理器的指令譯碼器設計[J]. 韓亮,陳杰,陳曉東.  微電子學與計算機. 2004(07)
[8]門控時鐘的低功耗設計技術[J]. 張永新,陸生禮,茆邦琴.  微電子學與計算機. 2004(01)
[9]基于嵌入式硬件平臺的饋線自動化遠方終端設計[J]. 杜振華,趙慧麗,李云星.  電力自動化設備. 2003(12)
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碩士論文
[1]基于Tcl腳本語言的ASIC后端設計[D]. 曹華.電子科技大學 2011
[2]電動摩托車用六相無刷電機控制系統(tǒng)的研究[D]. 王宏偉.大連理工大學 2010
[3]GPGPU多核流體系結構與功耗模擬研究[D]. 何銳.國防科學技術大學 2010
[4]X型DSP程序?qū)ぶ凡考脑O計與實現(xiàn)[D]. 劉燚.國防科學技術大學 2009
[5]同步發(fā)電機階躍響應最優(yōu)控制方法的研究與實驗[D]. 彭濟湘.廣西大學 2006



本文編號：3731252