基于vhdl语言的8051ip核的设计与验证研究

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1、山东师范大学硕士学位论文基于VHDL语言的8051IP核的设计与验证研究姓名：曹永建申请学位级别：硕士专业：教育技术学指导教师：卢洪武20070426山东师范大学硕+学位论文基于VHDL语言的8051IP核的设计与验证研究摘要单片机自1976年问世以来，作为微型计算机一个很重要的分支，受到了人们的广泛关注和重视，尤其是美国Intel公司生产的MCS．51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉等优点，在我国已经得到了非常广泛的应用。然而，随着信息时代的到来，传统单片机固有的结构缺陷，使其呈现出诸多弊端，其速度、规模、性能

2、等指标越来越难以满足用户很多场合的需求。因此单片机芯片的开发、升级面临着新的挑战。伴随着集成电路(Ic)技术的发展，电子设计自动化(EDA)已逐渐成为数字集成电路系统设计的重要手段。并且伴随着系统设计技术的飞速发展，片上系统SOC以其高集成度、高性能、低功耗、低成本等诸多优点受到越来越多的关注。而知识产权模块口正是实现SOC的核心技术，是SOC设计的关键。在SOC设计中几乎都会将微处理器、存储单元等通用口模块集成到FPGA中构成可配置的SOC芯片。基于口核复用技术的设计方法能大大提高SOC开发效率，降低设计成本，从而逐渐成为一种主流设计方法一在芯片设计中大

3、量复用知识产权模块坤，可以使IC设计者把精力集中在更高层次上的设计上，从而加快芯片的开发速度。开发具有自主知识产权的Ⅲ核不仅具有广泛的应用前景而且对提高我国集成电路设计和应用水平具有重要意义。本论文的研究任务是以8051单片机为蓝本，并与FPGA内部结构相结合，使用硬件描述语言VHDL来实现整个系统的逻辑描述，开发出能够应用于FPGA的8051IP核，所实现的指令系统与8051单片机的指令系统完全兼容。再以QuartusII软件为工具，完成所有模块的软件仿真测试。-设计并实现8051IP核具有很多现实意义。从教学上说，可以促进单片机技术和可编程逻辑器件课程

4、的教学工作，而且目前我国教育信息化资源技术建设正如火如荼，实现的8051IP核也可以在某些方面加快教育信息化的发展。本文首先对8051单片机进行原理分析和特征提取、介绍了EDA开发工具以及本Ⅲ核的设计方案。利用自顶向下的设计方法把80511P核划分成了多个子模块，并在QuartusII软件中分别用VHDL语言来完成了各个子模块实现程序的编写。最后，又采用原理图连接的方法把各个模块连接起来组成了完整的8051IP核。设计完成后，在QuartusII软件中对所设计的8051IP核的各个子模块和整体分别进行山东师范大学硕十学位论文了仿真验证。仿真中，采用了观察仿

5、真波形的方法来验证仿真的结果。经验证，所设计的8051IP核的功能基本正确。论文的最后，又对本文的工作做了一下总结，指出了论文工作中存在的一些不足，并提出了以后的迸一步改进和后续工作。关键词：电子设计自动化；VHDL；8051单片机；FPGA分类号：G434UTheResearchof8051IP’DesignandVerifyBasedonVHDLABSTRACTAsaveryimportantbranchofcomputer,single—chipmicrocomputer(SCM)hasarousedpeoplepayscloseattentiont

6、oandtakesseriouslysinceitwasinventedin1976，expeciallytheMCS一51seriesSCMwhichwasproducedbytheUSAIntelcompany,havealreadygetverybroadapplicationin0111"countryforitscabinet，flexibleandit'slowcost，powerfulcontrollingandSOon．Butwiththecomingofthecommunicationage，thedisadvantageofthetra

7、ditionalSCMWasdiscoveredbecauseofitsconnaturalstructuredefect．Itsspeed．scaleandperformanceCan’tmeetmoreandmorerequirementsoftheusersinmanyspecialfields．SothedevelopmentandupgradingofSCMisfacedwithnewchallenges．ElectronicDesignAutomation(EDA)technologyhasbecomeanimportantdesignmeth

8、odofdigitalcircuitsystemastheinte