基于8086CPU单芯片计算机系统的设计与研究

发布时间：2020-09-30 17:03

　　单芯片计算机将传统PC机主板上的全部芯片最大限度地集成到单颗芯片中,使其重量、体积和功耗大幅下降,而性能却会得到很大改善。本文围绕8086单芯片计算机开发项目开展研究工作,采用IP/SoC的设计方法,研究了8086 CPU与片上总线、存储器及I/O设备之间的接口设计,实现并验证了8086单芯片计算机系统。论文的主要工作和成果如下: 1.基于AMBA总线协议设计了CoC系统的片上总线; 2.设计了基于AMBA总线访问协议的外设控制器,如键盘控制器、FLASH控制器、SD卡控制器、中断控制器等; 3.设计了基于AMBA总线访问协议的SDRAM控制器; 4.搭建了单芯片计算机的系统仿真平台,并在其上完成了单芯片计算机系统的RTL级功能仿真; 5.基于Altera DE2开发板搭建了单芯片计算机的FPGA原型,经验证,支持Free DOS操作系统正常运行。 6.使用SMIC 350nm工艺进行综合,完成了ASIC前端设计。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP368.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
致谢
第一章绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 单芯片计算机和产业背景
        1.1.2 SoC 设计方法学
        1.1.3 单芯片计算机系统验证实验平台
    1.2 研究内容
    1.3 研究意义
    1.4 论文结构
第二章 8086 CoC 系统CPU 简介
    2.1 单芯片计算机的 CPU
    2.2 8086 CPU 的体系结构
    2.3 8086 CPU 的总线接口时序
    2.4 本章小结
第三章 8086 CoC 系统的硬件设计
    3.1 8086 CoC 系统级设计
        3.1.1 8086 CoC 系统结构与模块划分
        3.1.2 8086 CoC 系统的外特性
    3.2 8086 CoC 系统总线的设计
        3.2.1 AHB 数据通道
        3.2.2 APB 数据通道
    3.3 8086 CoC 存储系统控制器的设计
        3.3.1 SDRAM 工作原理
        3.3.2 SDRAM 工作时序
        3.3.3 SDRAM 控制器的硬件实现
    3.4 8086 CoC 系统VGA 控制器的设计
        3.4.1 VGA 显示原理
        3.4.2 VGA 控制器硬件实现
    3.5 8086 CoC 系统SD 卡控制器的设计
        3.5.1 SD 卡接口电路的设计
        3.5.2 SD 卡驱动的软件编程
    3.6 8086 CoC 系统中断控制器的设计
        3.6.1 8086 CoC 系统中断处理过程
        3.6.2 8086 CoC 系统中断向量表
        3.6.3 8086 CoC 系统中断控制器的硬件结构
    3.7 8086 CoC 系统键盘控制器的设计
        3.7.1 PS/2 键盘协议
        3.7.2 键盘控制器的硬件设计
    3.8 8086 CoC 系统FLASH 控制器的设计
        3.8.1 FLASH 控制器的系统结构
        3.8.2 读操作过程
    3.9 本章小结
第四章 8086 CoC 系统的VLSI 实现与验证
    4.1 实现流程
    4.2 RTL 级设计
    4.3 功能验证策略
        4.3.1 功能验证方法概述
        4.3.2 8086 CoC 系统验证策略
    4.4 8086 CoC 系统验证过程及结果
        4.4.1 软件仿真验证
        4.4.2 FPGA 验证
        4.4.3 逻辑综合
    4.5 本章小结
第五章总结与展望
    5.1 论文成果总结
    5.2 进一步成果展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文

【参考文献】