兼容AT90S8515的嵌入式MCU设计

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1、工学硕士学位论文兼容AT90S8515的嵌入式MCU设计谭光甫哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TP332.1国际图书分类号：621.3工学硕士学位论文兼容AT90S8515的嵌入式MCU设计硕士研究生：谭光甫导师：王进祥教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2007年7月7日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP332.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFEMBEDDEDMCUCOMPATIBLEWITHAT90S85

2、15Candidate:TanGuangfuSupervisor:Prof.WangJinxiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectricalEngineeringAffiliation：CollegeofInformationScienceandEngineeringDateofDefense:July,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本论文利用硬件描述语言(HDL)和IP复用技术设计一款8位嵌入式RISC

3、微控制器软核TM08R01。TM08R01软核的功能和指令系统与ATMEL公司的AT90S8515芯片兼容，可以广泛应用于工业控制、仪器仪表、汽车电子、消费电子等领域。TM08R01具有如下特点：采用哈佛体系结构；118条16位指令，大多数指令为单周期指令；采用二级指令流水；集成了512字节SRAM和8K字节的在线可编程FLASH；具有省电方式和唤醒功能；具有丰富的外围电路，包括定时计数器、看门狗定时器、同步串行接口SPI、异步串行接口UART、模拟比较器、中断控制器等。本论文在分析AT90S8515芯片体系结构和指令系统的基础上，遵循自上而下的设计流程，完成TM08R01的功能定义、模块

4、划分、RTL代码编写和功能验证。本论文介绍了TM08R01软核的RISC体系结构、指令流水、复位设计、数据通道设计、中断系统设计、功能单元设计等，同时对设计进行模块级和系统级验证。验证结果表明，每个功能单元功能正确，系统可以按照要求正确运行AT90S8515的指令程序。关键词微控制器；精简指令集；硬件描述语言；知识产权；软核-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThisdissertationmainlyintroducesthedesignofan8-bitembeddedRISCMCUsoftcoreTM08R01byHDL(HardwareDescriptionLang

5、uage)andIP-Reusemethod.ThefunctionandinstructionsystemofTM08R01softcoreiscompatiblewiththatofAT90S8515ofATMELCorporation.Itcanbewidelyappliedinfieldsofindustrialcontrol,instrumentation,automobileelectronics,consumingelectronicsandsoon.TM08R01hasthefollowingcharacteristics:Havardarchitecture;118ins

6、tructionsof16-bitlength,mostlysingle-periodinstruction;2-levelpipeline;512bytesSRAMand8KbytesonlineprogrammableFLASH;Sleepingmodeandwake-upfunction;Lotsofperipheral,includingTimer/counter,WatchdogTimer(WDT),SeriesPeripheralInterface(SPI),UniversualAsynchronousReceiverandTransmiter(UART),AnalogComp

7、aratorandInterruptController.OnthebasisofanalysisofstructureandinstructionsystemofAT90S8515,followingthetop-downdesignflow,thisitemmainlyincludesfunctiondefinition,modulepartition,RTLcodingandsystem-levelverifica