基于FPGA的微处理器设计毕业设计.doc

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1、基于FPGA的微处理器设计毕业设计（论文）设计(论文)题目基于FPGA的微处理器设计ABSTRACTIIIABSTRACT摘要本文使用结构化编程方法，将微处理器内核按照功能划分为不同的模块，采用VHDL语言设计每一个模块的内部功能和外围接口，设计实现了一种基于FPGA芯片的微处理器系统。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。该微处理器主要由控制器、运算器和寄存器组成，具有指令控制、操作控制、时间控制和数据加工等基本功能，可实现四位操作数的各种运算，其指令长度为16位定长，采用了直接寻址方式。最后采用QUARTUSII对设计进行了仿真测试，结果表明设计实现了微处理器的主

2、要功能。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。关键字：FPGA，微处理器，VHDLIIIABSTRACTABSTRACTAmicroprocessoronFPGAisrealizedbyusingstructuredprogramming.ThismicroprocessorcoreisdividedintoseveraldifferentfunctionmoduleswhicharedesignedusingVHDL.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。Themicroprocessorconsistsofcontroller,arithmeticunitandregisters

3、.Itrealizestheinstructioncontrol,operationcontrol,timesequencecontrolanddataprocessingfunctions.Thedirectaddressingmodeisadopted.Thevariousoperationsfor4bitoperandcanbeachieved.Itsinstructionlengthis16bit.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。ThedesignissimulatedbyusingQUARTUSII,andtheresultsshowthatthema

4、infunctionsofamicroprocessorareachieved.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。KeyWords:FPGA,CPU,VHDLIII目录目录摘要I謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。ABSTRACTII厦礴恳蹒骈時盡继價骚。第1章绪论1茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.1背景1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.2微处理器的概况1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.3课题研究方法及技术背景1預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.3.1研究方法1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.3.2技术背景2铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.4课题工作内容3擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第二章微处理器体系结构4贓熱俣阃歲匱阊

5、邺镓騷。2.1CPU的功能和构成4坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2指令系统分析5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2.1RISC与总线结构5買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.2.2指令系统6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.3指令时序分析8驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.3.1RISC与流水线8猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.3.2程序计数器与流水线8锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.4CPU整体结构即设计思想9構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.4.1CPU的外部引脚规划9輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.4.2CPU的整体框图10尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2.4.3CPU结构的层次划分11识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。第三章

6、CPU数据通路设计12凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.1程序计数器模块PC12恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。3.2程序存储器PC_RAM13鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.3指令寄存器模块14硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。3.4时钟发生器模块14阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。3.5寄存器堆TRAM15氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。3.6ALU模块16釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。第四章CPU控制单元的设计18怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.1控制器Control模块18谚辞調担鈧谄动禪泻類。4.2有限状态机FSM模块19嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。4.2.1有限状态机19熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。4.2.2利用的VHD

7、L语言进行状态机描述19鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。第五章RISCCPU的仿真验证21纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。5.1各模块的组合21颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。5.2综合RTL电路图21濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。5.3RISCCPU的功能仿真验证24銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。5.3.1算术运算类指令验证24挤貼綬电麥结鈺贖哓类。5.3.2逻辑运算类指令验证25赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。5.3.3移位类指令验证25塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。5.3.4LD数据输出指令仿真26裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。5.3.5ST运算数据存储仿真26仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。目录5.4总结27绽萬璉轆娛閬蛏鬮

8、绾瀧。第六章总结和展望28骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。参考文献29瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。致谢错误！未