八位CPU IP核的研究与设计

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alicial
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着半导体技术和系统设计技术的发展,传统单片机由于其尺寸、功耗、一些专有特性已经难以满足一些场合的需要。SOC技术以其成本低、功耗小、集成度高的优势正广泛地应用于嵌入式系统中。本文研究了SOC的设计方法和开发技术,利用硬件描述语言,设计并实现了8位CISC结构的CPU并在FPGA上验证。 论文从CPU的总体结构到局部功能的实现采用了自顶向下的设计方法和模块化的设计思想。通过对操作码和操作数的分析确定CPU的数据路径和CPU的内部结构。CPU核分成ALU、控制器和功能寄存器模块三个部分。ALU采用组合电路的设计方法,支持MCS51指令集中所有算术运算和逻辑运算:控制器主要对指令码进行解析,控制管理执行单元的动作和时序,在设计中应用了微程序控制思想和状态机的设计方法;在寄存器模块中集成了构成数据路径的所有寄存器和多路选择器,这些多路选择器受控制器信号的控制,构成了数据路径中的数据传输部分。由于现代集成电路制造工艺的进步,片上可用的资源大大增加,所以整个IP核的地址和数据线采用并行设计,每个地址和数据线都走专有的通道。这样做简化了时序设计的复杂性同时提高了系统的速度。对传送到RAM的地址和数据采用双沿触发的方式,在系统时钟下降沿送出地址或数据,在上升沿的时候RAM读入或写出数据,保证了系统可以稳定的读写数据。为了确保时序,系统在整体上采用同步设计,在局部利用组合电路提高速度。与MCS51单片机相比,每个指令所需要的系统时钟数仅是相同指令51单片机的1/12,速度有了大幅度提升。系统的指令集与MCS51指令集相兼容,具有普遍的适用性。专用的RAM、ROM地址数据接口,可对256个字节的内部RAM和64K的外部ROM和RAM进行寻址。由于整个系统采用VerilogHDL的代码进行描述,可以很方便的进行接口的扩展和性能的提升。系统设计经过仿真软件的测试,在EDA工具上完成布局布线,最终在FPGA上成功实现。 验证结果表明系统运行比较稳定。本设计作为可移植的IP核,可以组成片上系统,用于嵌入式系统领域,具有实际意义。
其他文献
Affinity propagation(A P)算法是一种高效率的聚类算法。其运行时间比典型的k-中心聚类算法要少得多,聚类效果也显著提高。但是AP算法是一种无监督学习的聚类算法,它的缺点是
近年来,网络化控制系统作为控制领域的研究热点,得到了大量学者的关注并取得了相当丰富的研究成果。随着科学技术的发展和工业控制需求的增长,如何实现更高精度、更高效率以及更
伴随着海上贸易的快速发展,海上船舶的数量不断增长,船舶间发生碰撞的事故也变的越来越多。如何制定出有效的方法来减少船舶间事故发生的数量,一直是船舶领域热门的研究方向
超声波电机作为一种新型电机,由于电机特性的不同,其测试技术不同于已发展成熟的电磁电机的测试技术。因此,探索适合超声波电机的测试技术,构建一个超声波电机的自动测试系统,以测试、研究和分析超声波电机的特性,对超声波电机的原理及其控制器的研究有着重要意义。 本文对超声波电机测试技术及其实现方法进行了探索与研究,基于实验室现有设备构建了超声波电机的自动测试系统,对系统上下位机的软件进行了设计与开发,
本文针对三维地质建模及可视化研究发展现状,在系统分析当前各种建模方法,并综合计算机辅助设计、科学计算可视化、计算机图形学、地质学等学科理论的基础上,提出了表面、体
本文对Agent的基本理论、学习机理、交互机制等进行了较深入的研究,构建了基于Agent的虚拟企业联盟系统。本文的主要研究内容如下: 1.在系统分析现有研究成果的基础上,明确界
城市交通拥挤是当今世界普遍关注的问题,它所带来的严重危害日益影响到人们的日常生活和社会经济的发展。交通流诱导是智能交通系统(ITS)研究的核心内容之一,是先进的交通管理
本文在系统的了解和掌握了滑模变结构控制理论的基础上,结合实际应用对滑模变结构控制理论和滑模变结构控制在倒立摆系统中的应用进行了研究。首先以仿射非线性多输入系统为
数字信息技术迅速发展的今天,图像分析在实际中已得到广泛的应用,概括地说,在各种图像应用中,只要需要对图像目标进行提取、测量等就离不开图像分割。近年来,图像分割在对图
现代控制系统正朝着大规模、复杂化的方向发展,这类系统投资巨大,一旦发生事故就可能造成人员和财产的巨大损失,因此,人们迫切需要提高现代控制系统的可靠性和安全性。而容错