基于FPGA的微控制器设计.pdf

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1、代号10701学号0922121556分类号TP39密级公开题（中、英文）目基于FPGA的微控制器设计Micro-controllerDesignBasedonFPGA作者姓名刘文博指导教师姓名、职称周端教授学科门类工学学科、专业计算机应用与技术提交论文日期二○一一年六月西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

2、的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手

3、段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要随着IC产业的飞速发展和集成电路设计、制造技术的不断进步，基于IP核的设计己成为集成电路(IC)设计发展的必然趋势。开发具有自主知识产权的IP核则更具有广泛的应用前景。它具有很高的通用性和灵活性，可以通过软件编程完成不同特定的功能，可以使用在各种嵌入式微控制系统中MCU进行设计的相关方法和技术。微控制器是将CP

4、U、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成到一块芯片上面的微型计算机，其应用范围几乎覆盖了人类生活的每个方面。基于硬件描述语言的MCUIP核具有可裁减，易于调试，便于集成的特点。本文通过对微控制器体系结构、系统时序、指令集的仔细分析与研究，设计了一个完全兼容8051指令集的8位微控制器，目的在于可以用8051的编译器对程序进行编写。本文完成了微处理器的体系架构、指令系统、译码器、算术逻辑单元ALU、串口、中断等模块的方案设计并用硬件描述语言编程实现各模块的逻辑功能，将各模块联接在一起，最终实现了微处理

5、器的设计。本论文完成了扩展SPI串行总线，使得该微处理器可以和外界进行通信。本设计采用自顶向下的数字系统设计方法，对各个模块逐层细化，在ISE集成环境下通过verilogHDL语言完成各个模块和整体IP核的设计，并且不仅完成了对所设计的MCU的IP核系统功能仿真，而且还将该IP核下载到了FPGA中进行硬件验证。验证结果满足处理器设计的功能。关键词：MCU8051verilogFPGAAbstractWiththedevelopmentofICdesignandmanufacturetechnology,thed

6、esignbasedontheIP(IntelleetualProperty)corehasbecomeaninevitableforIC(IntegratedCrcuit)core.ItispromisingtodevelopIPcoreswithindependentintellectualpropertyright.TheIPcorehashighversatilityandflexibility,canbesetdifferentfunctionbyprogrammingwithsoftware,and

7、usedinvariousembeddedMCUsystem.MicrocontrollerreferstotheintegrationofCPU,RAM,ROM,counters/timersandvarietyofI/Ointerfacesintoonechip,anditsapplicationalmostcoverseveryaspectsofhumanlife.TheMCUIPcoredesignbasedonHDLcaneasilycutdependingontheapplication.Itise

8、asytodebugandintegrate.Inthispaper,an8-bitMicrocontrollerisdesignedandimplementedwhichisbuiltbyresearchingtheMicrocontrollersystemstructureandtheMicrocontrollersystemschedulingandtheinstructions