本文以研究嵌入式微處理器為主，自主地設(shè)計(jì)了能夠運(yùn)行MCS-51系列單片機(jī)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(jì)方法，并且在Altera公司的FPGA上通過驗(yàn)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(chǔ)器單元和邏輯運(yùn)算單元的電路模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；研究了控制單元的實(shí)現(xiàn)方法和基于全局狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)理論，采用硬件描述語言完成了對(duì)各個(gè)控制線的相關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)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(jì)方式，把具有相同功能的邏輯電路集中到一個(gè)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(jì)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(kuò)展性大大地增強(qiáng)。內(nèi)部邏輯共分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊；程序存儲(chǔ)器模塊；時(shí)序控制模塊；特殊功能寄存器模塊和Core核心模塊這五個(gè)部分，文中對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。本文在最后對(duì)已實(shí)現(xiàn)的部分典型指令進(jìn)行了邏輯仿真測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)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(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽：
FPGA
VHDL
MCS
51
上傳時(shí)間：
2013-06-05
上傳用戶：金宜
