8051软核的vhdl实现

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1、攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要攀枝花学院本科毕业设计（论文）8051软核的VHDL实现学生姓名：学生学号：院（系）：电气信息工程学院年级专业：自动化指导教师：职称副教授助理指导教师攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要摘要本文以研究嵌入式微处理器为主，设计了能够运行8051系列单片机指令的单片机系统。系统采用自顶而下的综合设计方法，用VHDL语言完成了软核中的存储器单元，逻辑运算单元和其它单元的设计。并且在Altera公司的FPGA上通过验证。本系统把具有相同功能的逻辑电路集中到一个框图里，使得系统的可移植性大大地提高。对已实现的部分典型指令进行了软件仿真测试和采取外围电路验证该软核的功能

2、，测试结果表明，所设计的8051软核系统能够如预期地执行相应的指令并且合乎FPGA开发板调试，满足设计要求。关键词嵌入式，自顶而下，VHDL，软核,单片机II攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要ABSTRACTThispaperstudiestheembeddedmicroprocessor,designedtorun8051seriesMCUinstructionsystemofsingle-chipmicrocomputer.Systemusingatop-downdesignmethod,usingVHDLlanguagetocompletethecorememorycellinthe

3、arithmeticlogicunitandotherunitdesign.AndinAltera'sFPGAthroughverification.Thissystemhasthesamefunctionlogiccircuitisconcentratedtoadiagram,thesystemgreatlyimprovestheportability.Tohaveachievedsometypicalinstructionofasoftwaresimulationtestandtaketheperipheralcircuittoverifythecorefunctions,testre

4、sultsshowthat,thedesignofthe8051coresystemasexpectedtoexecuteinstructionsandaFPGAdevelopmentboarddebugging,meetsthedesignrequirements.Keywordsembedded,top-downmethod,VHDL,softcore,MCUII攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1课题背景11.1.1FPGA软核VHDL实现研究背景11.1.2FPGA软核VHDL实现研究意义11.2单片机发展状况21.3研究内容和实现手段21

5、.3.1本文研究内容21.3.2VHDL语言特点21.3.3采用FPGA设计的验证手段31.4MCS.51指令系统简介32总体MCS8051lP软核的数字系统建摸分析52.1数字系统建模中模型的概念52.2建模的域与层次52.3建模语言72.3.1VHDL的概念级建模72.3.2VHDL和Verilog两种硬件设计语言的比较82.4自定向下设计的基本概念83MSC-51软核分析103.1顶层模块103.2指令译码模块113.2.1寄存器单元模块113.2.2控制状态机模块123.3时钟域133.4存储器接口133.5定时器/计数器，串行接口，中断133.6算术和逻辑指令143.7数据传送类

6、指令143.8程序跳转15II攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录3.9寻址模式163.10中断1648051IP核分块设计184.1定时器/计数器模块的实现184.2alu模块的实现194.2.1alumux模块214.2.2alucore模块224.2.3mul模块234.2.4adjust模块234.3control控制模块的实现244.3.1control_fsm模块254.3.2control_mem模块274.4存储器模块的实现284.4.1内部RAM模块和外部RAM的实现284.4.2内部ROM模块的实现284.58051IP模块的总体实现295仿真与验证305.1仿真的工具和

7、仿真步骤305.2仿真具体问题的实现306硬件调试及验证34结论40参考文献41附录A:LED电路连线图46附录B:流水灯控制C程序43附录C:PWM方式控制LED灯亮度C程序44致谢47II攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论1绪论1.1课题背景1.1.1FPGA软核VHDL实现研究背景随着超大规模集成电路(VLSI)工艺的进一步迅猛发展，片上系统SoC(systemonachip)的规模越来越大，由此片上系统的设计变