面向分體空調(diào)的實(shí)時(shí)多任務(wù)處理器設(shè)計(jì)及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)今，在嵌入式控制領(lǐng)域里，面對(duì)各種設(shè)備控制功能需求的不斷增長，以往所采用的8位嵌入式處理器已經(jīng)不能滿足需求。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)一種面向某一類設(shè)備的專用處理器已經(jīng)成為可能。 本文基于操作系統(tǒng)硬件化與嵌入式處理器專用化的設(shè)計(jì)思想，提出一種專用嵌入式設(shè)備處理器的體系結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件多任務(wù)調(diào)度邏輯單元，使其除了擁有普通嵌入式處理器的運(yùn)算與控制功能外，還具備基于自身硬件邏輯單元就可實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的能力。此外該體系結(jié)構(gòu)集

2、成了多種外圍設(shè)備硬驅(qū)動(dòng)邏輯單元，增加了處理器在控制方面的專業(yè)性能。本文針對(duì)分體空調(diào)這類家電設(shè)備的特性，基于該體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一款分體空調(diào)專用設(shè)備處理器(WASP)。WASP中的硬件多任務(wù)調(diào)度控制器可以支持4個(gè)用戶可設(shè)定優(yōu)先級(jí)的硬件任務(wù)，采用基于時(shí)間片的中斷事件搶占任務(wù)調(diào)度機(jī)制。該調(diào)度機(jī)制不僅保證了每個(gè)任務(wù)都可以得到CPU服務(wù)，也提高了任務(wù)調(diào)度的實(shí)時(shí)性。外圍器件硬驅(qū)動(dòng)邏輯用戶接口的設(shè)計(jì)有多個(gè)控制與狀態(tài)寄存器，通過讀寫這些特殊功能寄存器達(dá)到控

3、制硬驅(qū)動(dòng)邏輯的作用。 本文設(shè)計(jì)的分體空調(diào)專用設(shè)備處理器用VHDL語言進(jìn)行邏輯描述，并在Xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。通過仿真后證明，該處理器由于不需要CPU進(jìn)行任務(wù)切換、數(shù)據(jù)保護(hù)等工作，CPU執(zhí)行效率可以達(dá)到99％以上。此外硬件多任務(wù)調(diào)度避免了軟件編程實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)占用了大量存儲(chǔ)空間的問題，真正實(shí)現(xiàn)了零存儲(chǔ)空間占用，用少量的硬件邏輯換來了處理器芯片性能的大幅提高。同時(shí)，由于WASP對(duì)外圍器件的控制更加專業(yè)化，簡化了外圍設(shè)備