兼容mc68hc08的mcu+ip核设计与实现

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1、兼容MC68HC08的MCUIP核设计与实现摘要本文完成了一款与Motorola公司的68HC08指令兼容的8位MCU（MicroControllerUnits）IP核SD-HC08的微处理器的设计及验证。SD-HC08采用CISC（复杂指令集），指令集中指令丰富，编码效率高，使得应用时所需程序存储器比RISC（精简指令集）产品要少。设计中采用了Top-Down（自顶向下）的设计方法，对系统结构的分析、子模块的划分与设计、逻辑综合、功能仿真与验证等内容进行了详细的阐述。作者在设计的不同阶段分别采用Synopsys和Cadence公司的EDA工具。在寄存

2、器传输级(RTL)编码阶段，使用VerilogHDL语言对SD-HC08各子模块进行描述，之后采用Cadence公司仿真工具NC-Verilog对各模块进行功能仿真，最后进行了系统功能仿真。在验证阶段，将FreescaleHC08CodewarriorIDE作为参考模型，采取定向测试与随机测试相结合的方法对系统进行验证。随机测试通过单指令随机生成机制实现，这在一定程度上确保了验证的充分性。在综合阶段，针对SD-HC08系统的特点，采用合适的综合策略和优化手段，使用Synopsys公司的综合工具DesignCompiler对IP核进行了逻辑综合，并对综合

3、结果进行了分析。整个设计过程中，在不影响电路功能的前提下，尽量简化电路设计，并采用资源共享，节省系统资源。SD-HC08微控制器实现了与MC68HC08微控制器功能及时序上的完全兼容，可广泛应用于低功耗、高性价比的控制领域，具有实际意义。且本课题的研究为日后开发更大规模的微处理器积累了宝贵经验。关键词：CISC，MCU，VerilogHDL，验证，综合DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFAMC68HC08COMPATIBLEMCUIPCOREABSTRACTThispaperpresentsthedesignandverification

4、of8-bitMCU（MicroControllerUnits）SD-HC08IPcorebasedmicroprocessor,whichiscompatiblewiththeinstructionsetofMotorola68HC08.SD-HC08usestherichandhighefficientinstructionsettoreducetherequiredprogrammemory,comparedtoRISC(reducedinstructionsetcomputer)product.Thisdesignadoptsthetop-do

5、wnmethodologyanddescribesthesystemarchitectureanalysis,sub-modulesdivisionanddesign,logicsynthesis,functionalsimulationandverification.EDAtoolsfromSynopsysandCadenceareusedduringdifferentdesignperiods.DuringtheRTLdesignlevel,thisdesigndescribeseachsub-moduleusingVerilogHDLlangua

6、ge,andthensimulatesthesemodulesandthewholesystemusingCadenceNC-Verilog.Duringtheverificationperiod,weconsiderFreescaleHC08CodewarriorIDEasareferencemodel.Thesystemisvalidatedbythemethodofdirecttest,withthecombinationofrandomtest.Randomtestisrealizedbygeneratingsingleinstruction

7、randomly,whichisnecessarytoensurecompleteverification.AccordingtothecharacteristicofSD-HC08system,propersynthesisstrategyandoptimizationmethodologyisadoptedtosynthesizetheIPcorewithSynopsys’sDesignCompiler.Thesynthesisresultisanalyzedinthispaper.Wedesignthesimplestcircuitandshar

8、etheresourcestosavethesystemresources,withoutaf