基于fpga的mcu系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁共36頁基于基于FPGAFPGA的MCUMCU系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言引言11MCUMCU的發(fā)展及應(yīng)用的發(fā)展及應(yīng)用MCU（MicroControllerUnit）中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)或者單片機(jī)，顧名思義就是把全部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。微處理器MPU（MicroProcessingUnit）就是微型計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU（CentralProc

2、essingUnit），MCU一般以某一種MPU內(nèi)核為核心芯片，它采用了超大規(guī)模機(jī)場電路技術(shù)，將中央處理器中的各功能部件集成在同一塊芯片上，這也是它和其他計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別。它的微處理器包含計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的運(yùn)算器和控制器，是構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的核心部件。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，微處理器中所集成的部件越來越多，除運(yùn)算器、控制器外，還有協(xié)處理器、高速緩沖儲存器、接口和控制部件等。微處理器自1970年問世以來，在短短幾十年的時(shí)間里，

3、以極快的速度發(fā)展，初期每隔二到三年就要更新一代，現(xiàn)在則不到一年更新一次。1976年9月INTEL公司推出了8084MCU，屬于8位MCU，不帶串行IO口，片內(nèi)RAM、ROM容量也不大，只適用于簡單的工業(yè)控制和比較簡單的數(shù)字化儀表。1980年INTEL公司推出了比8084系列功能更為優(yōu)秀的8位MCU，即8051。1982年MOSTEK公司首先發(fā)布了第一個(gè)16位MCU68200。1989年MOTOLA公司推出了準(zhǔn)32位MCU68300。19

4、91年MOTOLA公司推出了32位MCUMC6833IFC。同年，INTEL公司推出了采用RISC技術(shù)設(shè)計(jì)的16位MCUA80960KA和32位MCU809600。1992年之后，世界上許多公司都陸續(xù)推出了采用RISC技術(shù)設(shè)計(jì)的32位MCU、64位MCU。RISC技術(shù)在MCU的設(shè)計(jì)中發(fā)展迅速并且日趨成熟。在國內(nèi)，4位和8位MCU的設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成熟，16位和32位MCU也在逐步發(fā)展。目前，MCU的發(fā)展有兩種趨勢：一種趨勢是向高性能處理器和

5、多位數(shù)MCU發(fā)展，另一種方向是發(fā)展性價(jià)比高的快速高效低位數(shù)MCU。能代表多位數(shù)MCU的是32位MCU，而快速高性能低位數(shù)MCU中，應(yīng)用面最廣、發(fā)展最快的就是8位MCU。按照MCU的特點(diǎn)及性能，MCU的應(yīng)用范圍包括了，工業(yè)測控系統(tǒng)，例如構(gòu)成各種不本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁共36頁的MCU充分發(fā)揮了其低功耗的特點(diǎn)。另外，現(xiàn)在的MCU系統(tǒng)中都設(shè)置有看門狗等節(jié)電系統(tǒng)，這樣軟硬件交叉火力，可以使MCU的功耗降至最低。由于MCU在市場上的廣泛普及，許多公司

6、都把目光轉(zhuǎn)向了與其配套的第三方軟件開發(fā)，這些第三方公司提供的開發(fā)軟件和工具操作簡單，適合初學(xué)者和中小型公司以及高校的技術(shù)研發(fā)。由于MCU的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)應(yīng)用了先進(jìn)的大規(guī)模集成電路技術(shù)，使其在大量生產(chǎn)時(shí)的硬件成本非常低，和其他設(shè)備相比，MCU的性能價(jià)格比具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。13MCUMCU的分類的分類MCU的種類有很多，根據(jù)其設(shè)計(jì)方法，可以分成通用型和專用型兩種。通用型MCU的種類很多，例如大家熟知的AT89C51等，都是具有相類似的通用控制功能

7、。通用型MCU的位數(shù)從4位到32位64位都有相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。由于4位MCU的性能太低，所以基本已經(jīng)淡出市場。8位MCU的硬件成本低、便于開發(fā)，并且其性能可以滿足大多數(shù)的控制要求，所以目前8位MCU依然是市場的主流。而16位或者16位以上的MCU處理數(shù)據(jù)的速度快，性能優(yōu)秀、可靠，所以這些MCU主要被應(yīng)用于軍事、航天等高科技領(lǐng)域。專用型MCU，是為了某種特定的目的而設(shè)計(jì)的MCU。其主要的特點(diǎn)是體積相比于通用型MCU更小，功耗更低，可靠性及保