异步串口通信模块硬ip核的设计与验证

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名．墨旦耋!帆沙卉年／月瑚关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技

2、大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)答名．蒿曦飞¨H．，P1．签名：q型导师躲垩主兰至日期：访7年C月≥L日第一章引言第一章引言1．1异步串口通信模块和硬lP核以调制解调器为接口，通过串行数据通道，在主机之问进行信息交换和通信的系统如图1-1所示。例如，调制解调器可以将一台计算机连到一根电话线上，通过该调制解调器可以与正在接收的计算机通信。主机以并行字格式存储信息，而以串行单比特格式传送和接收数据。该调制解调器

3、叫通用异步接收／发送器(UART：Universalasynchronousreceiver／transmitter)，用来接收和发射串行数据。UART以资源简单，传输距离远，易于工程实施等特点得到了广泛的应用。在嵌入式微处理器芯片的设计中，UART已成为不可缺少的一部分【11。串行数据一器叵。通道、UARTl主处理器．．．．．．．．．．．一图1-1处理器与UART之间通过串行通道进行通信示意图随着微电子技术的发展，集成电路芯片的功能变得更丰富，工作速度也越来越快，器件的几何尺寸也越来越小，芯片的成本越来越低。从芯片的功能

4、和规模来讲，一个芯片就是～个完整的电子系统，这种芯片称为片上系统(SOC：SystemonChip)。其广义的定义为：在同一个芯片上集成了控制部件(，傲处理器、存储器、输入／输出接口)和执行部件(微型开关、微机械)能够自成体系、独立工作的芯片。集成电路的设计走过了一条从低层次到高层次、从单一设计组织完成整个设计到多个单位完成片上系统设计的过程。在20世纪70年代之前，芯片设计和制造紧密相关，芯片设计通常在半导体产业内部完成，设计者根据工艺线的具体工艺条件设计物理版图。此后设计的层次从晶体管、逻辑门、寄存器(RTL)逐步变化

5、，而在RTL层次，当今的设计人员的设计能力平均为200门／人天，而片上系统的规模都在百万门以上，这样完成片上系统的设计要花费大量的时间。目前集成电路的集成规模正以58％的速度增加，而集成电路的设计效率仅以21％的速度增电子科技大学硕士学位论文加。这样就在设计效率和设计规模之间形成了一定的剪刀差，其示意图如图1—2所示。设计效益、设计规模图1-2IC产业剪刀差示意图对于一个高技术产业，它所面临的新产品上市时间的压力越来越大，如果由于产品开发周期过长而错过了市场，那么它需要花费很大的代价才能挤入市场，在这种强大的商业压力下，基

6、于IP(IntellectualProperty)复用的设计是当前解决这一矛盾的有效方法。芯片设计公司如果想要极大的提高SOC的生产效率，就必须尽可能的使用现有的IP模块，甚至从其他公司那里购买所需要的IP。然后，再将这些合适的IP模块通过某种方式拼装成符合功能需求的系统芯片，这就是IP复用技术。集成电路设计中利用口资源可以缩短相应的设计周期，同时也可以提高一次流片成功的几率。尤其是在要求实现片上系统的今天，充分利用球核可以使系统级芯片的功能更为强大【2】o1P内核模块有行为、结构和物理三级不同程度的设计，对应有主要描述功

7、能行为的“软口内核”、完成结构描述的“固IP内核”和基于物理描述并经过工艺验证的“硬口内核”三个层次。软IP内核通常是以某种HDL文本提交给用户，它已经过行为级优化和功能验证，但其中并不含有任何具体的物理信息。据此，用户可以综合出正确的门电路级网表，并可以进行后续结构设计，具有最大的灵活性，可以很容易地借助于EDA综合工具与其他外部逻辑电路结合为一体，根据各种不同的半导体工艺，设计成具有不同性能的芯片。2第一章引言硬lP核是基于某种半导体工艺的物理设计，已有固定的物理拓扑布局，并已经过工艺验证，具有可保证的性能。它提供给用

8、户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，是可以拿来就用的全套技术【引。1．2低功耗设计的考虑低功耗VLSI研究随着移动通信终端、个人数字助理(PDA)等电池供电系统市场的飞速扩大而显得日益重要。从适应和推动移动通信市场的发展，推动世界IT行业进步讲，以及从减少电子设备能源的消耗，节约能源和保护环境