RISC微控制器的設(shè)計(jì)及SOC集成研究.pdf

1、該論文主要完成了精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)微控制器(RISC MCU)的設(shè)計(jì),并在Altera公司的FPGA器件上通過了驗(yàn)證.研究了片上系統(tǒng)(SOC)的相關(guān)技術(shù),并完成了基于RISC MCU核的片上系統(tǒng)(SOC)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.設(shè)計(jì)的RISC MCU與Microchip公司的PIC16C63A在指令系統(tǒng)上完全兼容.在詳細(xì)分析RISC MCU的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的前提下,進(jìn)行了系統(tǒng)劃分,并詳細(xì)設(shè)計(jì)了該RISC MCU的數(shù)據(jù)通路,包括設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)通路上的ALU

2、單元、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、工作寄存器W以及寄存器文件等功能模塊.同時(shí),設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了該微控制器的外圍功能模塊,包括USART通用同步異步接收發(fā)送器、SPI串行外圍接口以及I/O輸入輸出接口等.設(shè)計(jì)的RISC MCU采用14位字長(zhǎng)指令總線和8位字長(zhǎng)數(shù)據(jù)總線分離的Harvard結(jié)構(gòu)和二級(jí)指令流水設(shè)計(jì),并使用硬布線邏輯代替微程序控制,加快了微控制器的速度,提高了指令執(zhí)行效率.所有模塊都采用Verilog硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)描述,使用EDA工具進(jìn)行功能

3、仿真、綜合,并在FPGA器件上完成了系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證.在該論文中還研究了片上系統(tǒng)(SOC)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計(jì)方法.首先分析了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的概念和設(shè)計(jì)流程,接著介紹了實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)復(fù)用技術(shù)的一些基本規(guī)則.然后對(duì)片上系統(tǒng)總線進(jìn)行了分析.最后通過控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的例子,討論如何進(jìn)行SOC的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證.該實(shí)例以RISC微控制器IP核為核心,采用了開放的WISHBONE片上系統(tǒng)總線,并集成了第三方IP core-CAN核.通