本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計了能夠運行MCS-51系列單片機指令的MCU系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了VHDL 語言與原理框圖的綜合設(shè)計方法，并且在Altera公司的FPGA上通過驗證。論文深入地研究了微處理器的指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)地址通路，采用VHDL 語言完成了取指單元，指令譯碼器單元，存儲器單元和邏輯運算單元的電路模塊的設(shè)計與實現(xiàn)；研究了控制單元的實現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機的設(shè)計理論，采用硬件描述語言完成了對各個控制線的相關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)。論文通過原理示意圖和示例代碼的演示，著重介紹了指令譯碼器的實現(xiàn)方式，基于此種方式形成的譯碼電路還能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的CISC指令。 本系統(tǒng)采用分模塊的設(shè)計方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個框圖里，使得系統(tǒng)的可移植性大大地提高。系統(tǒng)還采用層次框圖的設(shè)計方式，把明顯地具有主從關(guān)系的電路放在不同的層次里，這也使得系統(tǒng)模塊功能的可擴展性大大地增強。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲器模塊；程序存儲器模塊；時序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個部分，文中對各個模塊的設(shè)計作了詳細(xì)的介紹。本文在最后對已實現(xiàn)的部分典型指令進行了邏輯仿真測試，測試結(jié)果表明，本文所設(shè)計的MCU系統(tǒng)能夠如預(yù)期地執(zhí)行相應(yīng)的指令。在指令執(zhí)行的過程中，相應(yīng)寄存器和總線上的值也均符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。
標(biāo)簽：
FPGA
VHDL
MCS
上傳時間：
2013-05-20
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