本文關(guān)鍵詞：基于ARMv4架構(gòu)的嵌入式微處理器設(shè)計

  更多相關(guān)文章： ARMv4架構(gòu) 流水線 乘法器 AXI4總線

【摘要】：隨著IC技術(shù)的發(fā)展,芯片集成的功能越來越多,而SoC芯片的核心部件是嵌入式微處理器,其性能的好壞直接影響到整個嵌入式系統(tǒng)。ARM架構(gòu)的微處理器性能優(yōu)越,在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位,但是基于ARM架構(gòu)的微處理器IP核異常昂貴,不利于國產(chǎn)芯片的普及推廣。因此,研究兼容ARM指令集嵌入式微處理器的設(shè)計,對于中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文旨在設(shè)計一款基于ARMv4架構(gòu)的嵌入式微處理器。ARMv4是ARM公司出貨量最多的微處理器系列所采用的指令集之一,以低功耗和高性能著稱,并且采用該架構(gòu)能夠兼容現(xiàn)有的編譯器,便于設(shè)計后期的調(diào)試工作。論文首先深入研究了ARMv4體系架構(gòu),對指令集編碼進(jìn)行歸類分析,然后設(shè)計出微處理器內(nèi)核的整體結(jié)構(gòu)。在原始三級流水線的基礎(chǔ)上增加寄存器回寫階段,構(gòu)成四級流水線模式,簡化指令執(zhí)行階段的操作,提高指令的執(zhí)行效率。內(nèi)核的乘法運(yùn)算模塊采用單周期乘法器,該乘法器采用改進(jìn)的Booth編碼和Wallace樹型結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)高速乘法運(yùn)算。在研究現(xiàn)有的AMBA總線的基礎(chǔ)上,設(shè)計兼容最新AXI4總線接口的外圍設(shè)備,加上總線接口控制模塊后的外圍設(shè)備接口,能夠適用于更廣泛的應(yīng)用場合。本文采用Verilog硬件描述語言完成整個系統(tǒng)的前端設(shè)計,使用仿真工具M(jìn)odelsim對內(nèi)核的執(zhí)行指令功能,以及外圍設(shè)備與總線之間的通信功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并且對內(nèi)核與通用異步串口的通信功能進(jìn)行了FPGA板級驗(yàn)證。仿真測試表明,本文設(shè)計的ARMv4嵌入式微處理器功能正確,具備一定的實(shí)用性,可應(yīng)用于SoC系統(tǒng)以及FPGA的設(shè)計開發(fā)中。
【關(guān)鍵詞】：ARMv4架構(gòu) 流水線 乘法器 AXI4總線
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP332
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 第一章 緒論6-13
• 1.1 研究背景與意義6-7
• 1.2 嵌入式微處理器發(fā)展?fàn)顩r7-11
• 1.3 研究內(nèi)容11-12
• 1.4 論文章節(jié)安排12-13
• 第二章 ARM體系結(jié)構(gòu)介紹13-22
• 2.1 ARM架構(gòu)版本13-14
• 2.2 ARM體系簡介14-16
• 2.3 ARMV4指令分類16-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 ARMV4微處理器內(nèi)核設(shè)計22-41
• 3.1 內(nèi)核整體結(jié)構(gòu)22-23
• 3.2 控制模塊23-27
• 3.3 數(shù)據(jù)通路模塊27-32
• 3.4 流水線設(shè)計32-34
• 3.5 乘法器34-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 ARMV4微處理器外圍設(shè)備設(shè)計41-51
• 4.1 AXI4總線接口分析41-42
• 4.2 異步串口UART42-46
• 4.3 同步串口SPI46-49
• 4.4 通用IO接口49
• 4.5 定時器49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 嵌入式微處理器的驗(yàn)證51-73
• 5.1 驗(yàn)證方案概述51-53
• 5.2 內(nèi)核仿真測試53-63
• 5.3 外圍設(shè)備仿真63-65
• 5.4 FPGA綜合調(diào)試65-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 工作總結(jié)73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-79
• 致謝79

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王耿;基于ARMv4架構(gòu)的嵌入式微處理器設(shè)計[D];暨南大學(xué);2016年

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本文編號：941029