8位微控制器系统级建模与实现技术研究

发布时间：2021-04-16 03:12

　　随着芯片集成度越来越高,系统功能越来越复杂,如何在设计初期就整体确定芯片的功能、评估芯片功耗和时序等方面的性能,成为芯片设计的关键问题之一。本文以兼容MCS 51指令集的8位微控制器内核为载体,研究基于SystemC的系统级建模技术,以及8位微控制的寄存器级建模技术,研究在系统级、RTL级的验证与实现方法。首先研究系统级建模技术。在充分研究8位微控制器体系结构、功能特点,指令格式、指令寻址方式、指令执行流程、指令执行时序特点等基础上,研究基于SyetemC的系统级建模技术,建立微控制器的主要部分的系统级模型,分别建立控制及数据通道模块模型,及相应的仿真环境。其次,在RTL级设计8位微控制器,对其中的主要电路做优化设计。通过分析电路结构层次,采用不同的编码风格优化译码器模块,在FGPA上的综合实现结果表明,优化后的译码器的占用的资源比原译码器少43个ALUT,是原有资源的70.1%。最后,研究MCU的验证与实现技术。从系统、RTL级等多个层次验证微控制器测试验证技术,制定测试计划,设计测试平台,实现全指令集测试、基于覆盖率的功能模块的测试。 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

逻辑移位操作仿真结果图

/S夕忿lemC/re忿ul【fe图2一13逻辑移位操作仿真结果图图2一15、图2一16分别表示逻辑运算与算术运算的测试波形图。从图中可以看出，在alu一叩code取不同时钟周期的区间段中，运算结果result与两个操作数dina，dianb的关系符合预期的运算关系，证明所设计的系统级模型的功能正确性。犷蒸象琪灌翁摹澎薰鱼卿鱼鱼理里塑鲤妇鱼塑鱼亘皿窄目品....翻翻...曰口.....脚..曰蘸骥蘸一图2一14逻辑或，逻辑异或仿真结果图图2一巧算术运算加、减仿真结果图2.5本章小结木章中完成基于SystemC设计语言的8位微控制器的系统级设计。模型顶层结构划分为CPU和外设，木文主要完成CPU建模，即建立一个最小系统。其中CPU又可以划分为数据通路和控制通路两个部分

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【参考文献】：
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本文编号：3140625