risc微控制器的设计与标准化

《risc微控制器的设计与标准化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、里!!三些查兰竺圭兰兰一．—————!至!!竺1．2国内外研究现状本小节将着重介绍MCU，尤其是8位MCU的研究现状与发展，以及IP复用的现状。1．2．1MCU的研究与发展1．2．1．1MCU的研究现状据统计，我国的单片机容量已达1—3亿片，且每年亿大约16％的速度增长，当对于世界市场我国的占有率还不到1％。这说明单片机在我国才刚起步，有着广阔的前景122】。当今单片机种类琳琅满目，但主要结构都是两种：集中指令集(CISC)结构和精简指令集(RISC结构)。采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用

2、，即所谓冯·诺伊曼结构。它的指令丰富，功能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高。采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构，这使得取指令和取数据可同时进行，，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类的CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更高，速度亦更快。同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有利于实现超小型化。属于CISC结构的单片机有Intel8051系列、MotorolaM68HC系列、AtmeI的AT89系列、台湾Winbon

3、d(华邦)W78系列、Pilips的PCF80C51系列等；属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atme]的AT90S系列、三星的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM78系列等。一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用RISC型单片机；控制关系复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用CISC单片机。不过，RISC单片机的迅速完善，使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色。1．2．1，28位MCU的发展趋势在Gartner最近宣布的一份“全球半导体市场动

4、态”中指出：2003年至2007年全球MCU市场销售额的年复合增长率(CAGR)达到14．3％，而在2002年中，8位MCU占据了全球52％的销售额，约是16位和32位MCU各自销售额的1．8倍和2．2倍，而16位MCU较32位MCU仅多约25％，而且这种大趋势将一直维持至2007年。其中，Microchip在2002年中占据了8位MCU出货量的首位，Motorola和STMicroelec仃onics位居第二、三位[23]。嵌入式应用是使8位MCU成为应用主流的主要因素，因为它要求低成本和小尺寸的器件

5、。从Gartner的数据上看，彩色电视机和CRT是应用的第一大西jB工业大学硕_l论文第一帝绪论户，达到了18％，这些应用主要是在彩色电视和CRT中的控制部分，如OSD显示等。其它的主流应用领域包括智能卡、制造系统，仪器、电话机终端、安全／能量管理以及汽车安全气囊控制等。同时，至2007年，汽车安全气囊控制应用将成为8位MCU的主要应用领域，而数字机顶盒和平板显示器将跃居到酊10大应用领域之列，而这也预示着今后电子工业的发展走向f231。总体上看，8位MCU的发展方向是具有更快的处理速度，具有灵活的现场

6、可编程能力，同时，配置了更完善的模拟功能，如ADC／DAC，和更多功能的I／0接口。而在引脚的兼容性、低成本的开发工具上，MCU也占据优势。其中，为了克服面市时间带来的压力，具备可现场编程能力的8位闪速MCU正成为应用新宠。采用这种MCU，用户可实时、现场编程或远程升级，实现在不同的系统中采用同一器件，从而更有效地管理库存。在这一领域，领先的MCU制造商，如Microchip和Motorola等都推出了各自的产品。1．2．2半导体产业IP复用现状概述IP内核是满足特定规范，并能在设计中复用的功能模块。根

7、据功能不同，内核可进行参数化，也可不进行，但内核供应商必须提供相关的文档以及内核功能验证方法。令人遗憾的是，目前还没有业界普遍接受的规范，不同公司的IP内核需要满足的规范也不尽相同，这是很难在设计中融合不同厂商所提供内核的一个主要原因。尽管不同的组织都提出了内核应满足的标准，但如果业界没有一个为大家所广泛接受的规范，IP内核集成的诸多问题仍难以避免。1．IP内核的三种类型IP内核可以在不同的硬件描述级实现，由此产生了三类IP内核：软核、固核和硬核。这种分类主要依据产品交付的方式，而这三种IP内核实现方法

8、也各具特色。软核通常以可综合的HDL提供，因此具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，其主要缺点是缺乏对时序、·面积和功耗的预见性。由于软核是以源代码的形式提供，尽管源代码可以采用加密方法，但其知识产权保护问题不容忽视。硬核则以经过完全的布局布线的网表形式提供，这种硬核既具有可预见性，同时还可以针对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管硬核由于缺乏灵活性而可移植性差，但由于无须提供寄存器转移级(RTL)文件，因而更易于实现IP保护。