可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數據上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出)，電壓之間的轉換，對外圍芯片的驅動，完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設計方法，依據可配置端口電路能實現的功能和工作原理，運用Cadence的設計軟件，結合華潤上華0.5μm的工藝庫，設計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內容： 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式，本論文設計的端口電路可以通過配置將它設置成單沿或者雙沿的觸發方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真，且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態機轉換的控制，對16種狀態機的轉換完成了行為級描述和實現了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發器級聯的構架這一特點，設計了一款邊界掃描電路，并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。達到對芯片電路測試設計的要求。 4.對于端口電路來講，有時需要將從CLB中的輸出數據實現異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數輸出的電路結構來實現以上的功能，并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。滿足設計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據設置不同的上、下MOS管尺寸來調整電路的中點電壓，將端口電路設計成3.3V和5V兼容的電路，通過仿真性能上已完全達到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內，具有三態控制和驅動大負載的功能。通過對管子尺寸的大小設置和驅動大小的仿真表明：在實現TTL高電平輸出時，最大的驅動電流達到170mA，而對應的xilinx4006e的TTL高電平最大驅動電流為140mA[8]；同樣，在實現CMOS高電平最大驅動電流達到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅動電流達到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設計的端口電路增加了雙沿觸發、將輸出數據實現二次函數的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數目減少的新的功能，且驅動能力更加強大。
上傳時間： 2013-06-03
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第一章 概述 1.1 AVR 單片機GCC 開發概述 1.2 一個簡單的例子 1.3 用MAKEFILE 管理項目 1.4 開發環境的配置 1.5 實驗板CA-M8 第二章 存儲器操作編程 2.1 AVR 單片機存儲器組織結構 2.2 I/O 寄存器操作 2.3 SRAM 內變量的使用 2.4 在程序中訪問FLASH 程序存儲器 2.5 EEPROM 數據存儲器操作 2.6 avr-gcc 段結構與再定位 2.7 外部RAM 存儲器操作 2.8 堆應用 第三章 GCC C 編譯器的使用 3.1 編譯基礎 3.2 生成靜態連接庫 第四章 AVR 功能模塊應用實驗 4.1 中斷服務程序 4.2 定時器/計數器應用 4.3 看門狗應用 4.4 UART 應用 4.5 PWM 功能編程 4.6 模擬比較器 4.7 A/D 轉換模塊編程 4.8 數碼管顯示程序設計 4.9 鍵盤程序設計 4.10 蜂鳴器控制 第五章 使用C 語言標準I/O 流調試程序 5.1 avr-libc 標準I/O 流描述 5.2 利用標準I/0 流調試程序 5.3 最小化的格式化的打印函數 第六章 CA-M8 上實現AT89S52 編程器的實現 6.1 編程原理 6.2 LuckyProg2004 概述 6.3 AT989S52 isp 功能簡介 6.4 下位機程序設計 第七章 硬件TWI 端口編程 7.1 TWI 模塊概述 7.2 主控模式操作實時時鐘DS1307 7.3 兩個Mega8 間的TWI 通信 第八章 BootLoader 功能應用 8.1 BootLoader 功能介紹 8.2 avr-libc 對BootLoader 的支持 8.3 BootLoader 應用實例 8.4 基于LuckyProg2004 的BootLoader 程序 第九章 匯編語言支持 9.1 C 代碼中內聯匯編程序 9.2 獨立的匯編語言支持 9.3 C 與匯編混合編程 第十章 C++語言支持
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