基于CK510嵌入式CPU的32位MCU的RTL设计与验证

发布时间：2020-07-29 10:06

【摘要】：受汽车电子、消费类电子和工业等市场的推动,32位MCU市场正在持续的增长,开发具有自主知识产权的32位MCU具有重大意义。本文采用杭州中天微系统有限公司的嵌入式CPU CK510(CK-Core系列的一个型号)和AMBA2.0总线,集成若干常用的外围功能模块电路,完成一个32位MCU原型的RTL设计,以搭建一个基于CK-Core的32位MCU设计平台,为后续根据实际应用进行添加、裁减和优化等32位MCU设计的工程化和实用化工作打下基础。论文给出了基于CK510和AMBA总线的32位MCU的总体架构,详细分析了CK510的体系结构、指令集、流水线结构、编程结构、数据格式、中断机制和总线接口,根据AMBA2.0总线(AHB/APB)协议设计了MCU的AHB/APB总线模块。论文研究了MCU上各个外围模块的工作原理,给出了包括SRAM控制器、Flash控制器、DDR控制器、DMA控制器、UART、中断控制器、GPIO、Timer等在内的各个模块的结构设计、寄存器设计,采用verilog HDL完成了各模块的RTL设计,并把CK510、AMBA总线和各外围模块集成为一个32位MCU原型的RTL设计。论文通过集成相应的仿真模型,完成了该MCU的TestBench设计,在Linux操作系统下搭建了该MCU的验证平台,结合Perl语言、C工具、System Verilog语言和测试用例,有针对性地完成了各个模块的功能仿真。仿真结果表明,设计达到了预期的要求。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1
【图文】：

总体结构,可扩展性,总线

4 AMBA，其 AHB 部分支持 4 个 MASTER 和 8 个 AHB SLAVE， slave。而且设计 AMBA 总线具有可扩展性，根据以后的需要可以和 16 个 AHB SLAVE。B MASTER 的四个 MASTER 分别为：MASTER0 为 dummy mast)，MASTER1 为 default master，MASTERR2 为 CK510 核，MASTEAVE 的 8 个 SLAVE 分别如表 2.1 所示：表 2.1AHB SLAVEAHB SLAVE0 BOOTROMAHB SLAVE1 SRAM ControllerAHB SLAVE2 DDR SDRAM ControllerAHB SLAVE3 APB bridgeAHB SLAVE4 无

微系统,指令集,简单模型,中天

AHB SLAVE5 RAM 简单模型(验证 DMA)AHB SLAVE6 FLASH ControllerAHB SLAVE7 Default slave式 CPU由杭州中天微系统有限公司开发的基于 MCORE 指令集的高 CPU，CK510 是 CK-Core 系列的其中一款基。CK510 具有可重新综合，易于集成等优点。其结构如图 2.2[10]。

数据组织,内存,形式,超级用户

内部的 Bypass 机制以及快速退休处理加速执行速度。执行单元（IU）：RF，EX 和 WB 三级流水线构成指令执行单元（IU），数据的和操作数前馈进行高效地处理，实现准确的指令发射。4 个退休缓冲器组通过步回收、按序退休和即时退休来高效实现指令的退休。编程模型10 拥有超级用户模式和一般用户模式两种编程权限。在两种用户模式下有各自问权限。用户模式只允许访问指定的寄存器，例如 16 个 32 位通用寄存器和用于 MAC 寄存器等。超级用户模式则可以访问所有的寄存器，使用控制寄存器来进行超中断或异常发生时，处理器工作在超级用户模式。此时 EPSR 或 FPSR 影子寄SR 的当前值，然后置 PSR 的 S 位，是处理器进入超级用户模式。在异常处理操执行 RTE 或者 RFI 指令，并且需要清空流水线。数据格式10 支持大端或小端数据组织格式，图 2.3 为 CK510 对于内存读写时的数据组织

【参考文献】