8位cpu软核设计与应用研究

《8位cpu软核设计与应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、北京交通大学硕士学位论文8位CPU软核设计与应用研究姓名：李宁申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：李哲英20080501中文摘要摘要：随着集成电路制造工艺的发展，芯片设计已进入SoC阶段，即可以把一个完整的应用系统集成到单个芯片中，使得设计复杂性大为提高，由此也产生了新的设计方法学。SoC设计涉及多方面的学科领域，如计算机体系结构、嵌入式软件、口设计复用等。由于SoC设计是基于IP复用的设计，m核的设计和使用方法显得尤为重要，设计时要着重考虑P的可复用性和设计标准化。8位单片机具

2、有简单、高效、可靠等特点，因此自诞生以来，就一直在工控、通信等领域被广泛使用。单片机的结构、速度、功耗等在20多年间也有了较大的改进，指令集也有了很大的发展，出现了基于RISC指令集的单片机，简化了内部硬件指令译码的过程。以8位单片机为原型的8位CPUIP核也在SoC中有着广泛的应用前景，对于简单或不需进行复杂运算的SoC，8位CPU的IP核可以作为主运算和控制单元，完成数据的传输和运算；而对于复杂的SoC，8位CPU的IP核可作为数据传输、模块通信控制等应用。本文选择以8位CPU软核的设计和应用

3、为对象，研究了m核设计以及SoC设计的基本理论与方法。论文的研究是基于项目80C51软核的设计与应用研究，该软核与MCS．51指令集兼容。项目进程中对该软核进行了改进和完善的验证。类似于单片机最小系统，作为软核的应用建立了片上心率系统，系统的开发涉及软件、硬件和验证等多个方面，具备了SoC开发的基本特点。该片上系统已经过FPGA平台验证并采用IBM0．18um工艺流片。本文首先介绍了SoC中的架构设计，概述了SoC中的软硬件结构，包括处理器、片上总线等等。然后结合ASIC设计方法对RTL设计、逻辑

4、综合方法进行了较为深入的研究，同时对CPU的设计方法进行了一定的研究。最后通过研究生阶段的项目80C51软核的设计及应用说明了IC设计的流程及8位CPU软核的设计与应用。本论文的主要研究结果为：1、深入研究了当前IC前端设计的方法，包括RTL设计、逻辑综合和验证等。2、研究了8位CPU软核的设计方法。3、详细研究了80C51软核设计改进方法和验证方法4、详细研究了片上心率系统的设计和验证方法。关键词：SoC：IP；RTL设计；逻辑综合；8位CPU；80C51分类号：TN402ABSTRACTABS

5、TRACT：AsthedevelopmentoflCmanufacturetechnology,ICdesignhassteppedinSoCperiod．SoCcanintergrateonawholesystem，includingsoftwareandhardware，intoasinglechip，SOdesigncomplexityisincreasedandnewdesignmethodologiesaredeveloped．SoCdesignrelatestomanysubjects

6、suchascomputersystemstructure,embeddedsystem，IPdesignandreuseandSOon．IPdesignandreusemethodologiesareveryimportantbecauseSoCdesignisbasedonIP．8．bitSCM(SingleChipMicyoco)iswildlyusedinindustrycontrol，communicationfieldsbecauseofthecharacteristicofflexi

7、ty,credibility,simplicityands0on．Structures，speed，powerandinstructionsofSCMarealsoimprovedduringthe20yeardevelopment，suchasusingRISCinstructions．8-bitCPUIPbasedon8-bitSCMstructureisalsobeingmoreandmorewildlyusedisSoCdesign．8bitCPUIPCanbeusedasmainoper

8、ationandcontrolunitinSoCswhichhavesimplestructureorlessprocessingfunction，andasdatatransmissionandcommunicationcontrolunitincomplexSoC．Designandapplicationof8．bitCPUsoft—IPareselectedasresearchobjectsandIPdesignmethodolgiesandSoCdesigntheories