具有容錯(cuò)能力的低功耗8位微控制器設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的不斷加劇,微控制器的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,涉及到工業(yè)控制、國(guó)防安全、海洋勘測(cè)、航空航天等。由此而產(chǎn)生的可靠性、功耗等問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)今大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中不可忽視的要素。因此,設(shè)計(jì)一款兼具容錯(cuò)功能和低功耗的8位微處理器顯得意義重大。
　　 本文首先系統(tǒng)地研究了MCS-51微控制器的基本結(jié)構(gòu)、指令集和指令執(zhí)行時(shí)序,并介紹了Synopsys的DW8051 IP核,根據(jù)DW8051 IP核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令執(zhí)行方式和指令

2、執(zhí)行狀態(tài)圖,分析了CPU的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程,為獨(dú)立開(kāi)展微控制器的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。其次,分析了單粒子效應(yīng)的產(chǎn)生環(huán)境及其分類(lèi),重點(diǎn)介紹了單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng),并探討了如何使用增強(qiáng)型時(shí)空三模冗余技術(shù)(EST-TMR)、EDAC檢錯(cuò)糾錯(cuò)碼和Berger碼等技術(shù)來(lái)消除該效應(yīng)。接著針對(duì)DW8051微控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)器,采用了漢明碼編碼的方式進(jìn)行檢錯(cuò)糾錯(cuò),數(shù)據(jù)通路中的控制信號(hào)則采用了增強(qiáng)型時(shí)空三模冗余的方式進(jìn)行檢錯(cuò)糾錯(cuò)；針對(duì)ALU邏輯與算術(shù)運(yùn)算單元,采取Be