16位定点dsp核心单元设计论文

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1、摘要DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，常用来快速地实现各种数字信号处理算法。自20世纪80年代以来，随着集成电路设计方法的不断进步，电路的复杂度越来越高，DSP芯片也得到了飞速的发展，现在已经广泛地应用于通信，信息处理，自动控制，航空航天等各个领域。本篇论文讨论了一个通用定点DSP核心单元的设计，同时在设计方法上作了一些新的探索。本文的设计选用德州仪器公司的TMS320C54X系列作为参考。所设计的DSP处理器核心单元的指令集和功能都与标准的TMS320C54X兼容。在利用VerilogHDL语言对系统进行

2、RTL级描述之外，还尝试了有别于传统设计途径的基于SystemC的方法，并对两种方法作了比较。设计通过Quarturs软件的综合和优化，最后生成的网表文件下载到Altera的器件中进行测试和调试，验证了设计的正确性。本论文最终实现了一个正向设计的16位定点DSP核心单元，具有嵌入式功能且能完成大量的运算。设计具有同TMS320C54X系列DSP芯片相同的6级流水线结构，选取了183条指令中的125条来实现，在保证对大量运算的基础上，适当减少了硬件复杂度。在AlteraStratixEPl$808956C6平台上进

3、行了FPGA验证，时钟频率为10M，规模为3万门。本课题除了对16位定点DSP的结构进行研究，对运算单元的结构进行探索之外，也对设计方法进行了有益的尝试。利用SystemC设计了部分模块，并且实验了用SystemC进行验证的方法。最后测试的结果表明设计基本达到了预期的要求。关键词：DSP，软硬件协同设计，流水线，SystemC中图分类号：TN4ABSTRACTDSPprocessoriSakindofmicroprocessorwithspecialarchilecture，whichiSusuallyusedt

4、odealwithkindsofdigitalSignalprocessalgorithms．Sincethe1980’S，withthedevelopmentof^SICdesignmethodology。thecireuitbecomesmoreandmorecomplieated．Atthesametime，theDSPchipachievedgreatdevelopment．AndnowDSPprocessorshavebeenusedinmanyfieids，suchascomIllunicationt

5、echnology，informalionprocess，automatiCcontrolandaViationtechn0109y．InthiSpaper，wediscussthedesignofageneralfixed—pointDSPcore．AISOwedosomeresearchonthedesignmethodo]ogy．TheStructureofthecoreunitwedesignediSonthebasiSoftheStructureofTMS320C54XbyTIcompany．Thein

6、structionsetandthefunctionarea11compatiblewithstandardTMS320C54x，BesidesUSingVeriIogHDLtofinishRTLdescription，wetriedthemethodologybasedon8ystemCandcomparedthetwomethodologies．ThecodeiSsynthsiSedandoptimizedbyQuartus．ThenetliStiSdownloadedtothedeviceofA1terat

7、otestanddebugtoverifythedesign．InthiSpaperwedesigneda16～bitfixed—DointDSPcoreunitwhichcandealwithgreatmountofcalCHfatiOnwork．Thestructureoftheunitincludesa6一levelpipelinewhichisaccordingthestructureofTMS320c54X．Andithas125instructionswhichareselectedfrom183in

8、structionsoftheinitialTMS320C54x．ThiSselectioniSbasedontheconsiderationthatthecorecandealwitha10tofcalculationwork．AtthesametimethecomplexitvoftheunitCaRbereduced．AftersynthesizedontheAlt