基于EM78指令系統(tǒng)的MCU核的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展使得SOC(system-on-chip)成為IC(Integrated Circuit)設(shè)計(jì)的必然趨勢和主流。IP(Intellectual Property)核復(fù)用技術(shù)由于能大大提高SOC開發(fā)效率并降低設(shè)計(jì)成本逐漸成為一種主流的設(shè)計(jì)方法。而八位微處理器己經(jīng)成為IP庫中的重要成員，其嵌入式結(jié)構(gòu)正是SOC的一種重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方法。本論文致力于一款與臺(tái)灣義隆公司的EM78系列單片機(jī)指令系統(tǒng)兼容的MCU(Micro C

2、ontroller Unit)核的設(shè)計(jì)，為將來開發(fā)具有特殊用途的集成電路以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本論文首先從正向設(shè)計(jì)的角度，對EM78微控制器中的CPU(CentralProcessing Unit)單元建立了一個(gè)Verilog硬件語言描述的IP模型。該模型的主要特點(diǎn)是采用哈佛體系結(jié)構(gòu)和指令流水線操作。采用RISC(Reduced Instruction Set Computing)結(jié)構(gòu)的精簡指令集，其指令長度為固定1

3、3位，一共57條指令，絕大部分為單周期指令，在設(shè)計(jì)中采用2級流水。這個(gè)IP模型主要由算邏運(yùn)算模塊、PC指針模塊、時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、譯碼模塊、取數(shù)、回寫和存儲(chǔ)器等8大模塊組成。論文中詳細(xì)介紹了各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。在完成子模塊的設(shè)計(jì)后，對整個(gè)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行了功能仿真，仿真結(jié)果正確符合設(shè)計(jì)初衷。 但是由于整個(gè)正向設(shè)計(jì)采用了簡化的措施，相比于實(shí)際的電路還存在較大的差距。為了盡快完成整個(gè)MCU核的開發(fā)，趕上國際先進(jìn)水平，需要借鑒和吸收