兼容MC68HC08的MCU IP核设计与实现
发布时间：2021-07-08 13:17
本文完成了一款与Motorola公司的68HC08指令兼容的8位MCU（Micro Controller Units）IP核SD-HC08的微处理器的设计及验证。SD-HC08采用CISC（复杂指令集）,指令集中指令丰富,编码效率高,使得应用时所需程序存储器比RISC（精简指令集）产品要少。设计中采用了Top-Down（自顶向下）的设计方法,对系统结构的分析、子模块的划分与设计、逻辑综合、功能仿真与验证等内容进行了详细的阐述。作者在设计的不同阶段分别采用Synopsys和Cadence公司的EDA工具。在寄存器传输级（RTL）编码阶段,使用Verilog HDL语言对SD-HC08各子模块进行描述,之后采用Cadence公司仿真工具NC-Verilog对各模块进行功能仿真,最后进行了系统功能仿真。在验证阶段,将Freescale HC08 Codewarrior IDE作为参考模型,采取定向测试与随机测试相结合的方法对系统进行验证。随机测试通过单指令随机生成机制实现,这在一定程度上确保了验证的充分性。在综合阶段,针对SD-HC08系统的特点,采用合适的综合策略和优化手段,使用Synop...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随机测试程序生成器主界面
模型输出结果与仿真软件输出波形可以看出此段代码执行结果与MC68hc08执行结果完全相同。A=0xFFHX=0x00DFSR=0x6CSP=0xFFPC=0xE02BA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6CSP=0xFFPC=0xE02DA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE02FA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE031E02B LDA#$AA ；立即数AA装入累加器E02D CMP#$AA ；A中数与立即数AA比较E02F BNE ERROR；不相等转移E031 BMI ERROR ；负值则转移E033 BCS ERROR ；进位标志为1转移E035 BHI ERROR ；大于则转移E073 ERROR: JSR Finish ；跳至子程序EC34 Finish: NOP ；空操作JMP Finish ；跳转至入口地址 标号 指令 说明E037 BLS NEXT ；小于等于转移NEXT：A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE033A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE035A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE037图 4- 5 (a) 仿真跳转指令部分代码段Fig. 4-5(a) Partial code of simulation jump instruction
由于篇幅有限，这里就不罗列所有的仿真程序和仿真结果，通过使用大量的验证程序对目标系统进行功能验证，不断的发现错误并对代码进行反复修改，最终使得 SD-HC08 达到与 MC68HC08 完全的指令兼容。下面简单给出在验证过程中发现的一个总线驱动冲突小问题及其解决，修改前后仿真图形如图 4-6 所示。①
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路正向设计综述[J]. 谭延军. 微处理机. 2006(06)
[2]中国集成电路设计业的机遇和挑战[J]. 魏少军. 中国科学院院刊. 2006(06)
[3]微处理器功能验证程序生成[J]. 姚英彪,刘鹏,姚庆栋,肖志斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2006(10)
[4]一种基于RISC结构单片机的数字乘法器的设计[J]. 吴静,李树荣,姚素英,赵毅强,张生才. 微电子学. 2004(05)
[5]从“高画质游戏”概念,看游戏显卡王朝迭代 ELSA幻雷者X80 Pro测试[J]. 郭昂,杨剑. 电子与电脑. 2004(06)
[6]集成电路设计——联接软件与硬件之桥梁[J]. 王志功. 科技与经济. 2002(S1)
[7]SOC芯片的Top-Down设计方法[J]. 余翔,熊光泽. 电子科技大学学报. 2002(06)
[8]高速8位RISC微控制器内核设计[J]. 刘锋,庄奕琪,史江一,代国定. 微电子学. 2002(06)
[9]IP技术在SOC中的地位及应用[J]. 陆重阳,卢东华,文爱军. 微电子技术. 2002(04)
[10]集成电路设计产业的发展[J]. 陈慧凯,张新,李惠军. 山东科学. 2001(04)
硕士论文
[1]八位微处理器IP核设计与研究[D]. 肖战牛.西北工业大学 2005
[2]微处理器随机测试程序生成器研究与实现[D]. 刘志强.清华大学 2004
[3]八位嵌入式RISC MCU IP核设计研究[D]. 杨成文.西北工业大学 2004
[4]一种RISC结构8位微控制器的设计与实现[D]. 吴静.天津大学 2004
[5]8位RISC MCU软核的设计[D]. 钟旭恒.合肥工业大学 2002
本文编号：3271646
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
随机测试程序生成器主界面
模型输出结果与仿真软件输出波形可以看出此段代码执行结果与MC68hc08执行结果完全相同。A=0xFFHX=0x00DFSR=0x6CSP=0xFFPC=0xE02BA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6CSP=0xFFPC=0xE02DA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE02FA=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE031E02B LDA#$AA ；立即数AA装入累加器E02D CMP#$AA ；A中数与立即数AA比较E02F BNE ERROR；不相等转移E031 BMI ERROR ；负值则转移E033 BCS ERROR ；进位标志为1转移E035 BHI ERROR ；大于则转移E073 ERROR: JSR Finish ；跳至子程序EC34 Finish: NOP ；空操作JMP Finish ；跳转至入口地址 标号 指令 说明E037 BLS NEXT ；小于等于转移NEXT：A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE033A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE035A=0xAAHX=0x00DFSR=0x6ASP=0x00FFPC=0xE037图 4- 5 (a) 仿真跳转指令部分代码段Fig. 4-5(a) Partial code of simulation jump instruction
由于篇幅有限，这里就不罗列所有的仿真程序和仿真结果，通过使用大量的验证程序对目标系统进行功能验证，不断的发现错误并对代码进行反复修改，最终使得 SD-HC08 达到与 MC68HC08 完全的指令兼容。下面简单给出在验证过程中发现的一个总线驱动冲突小问题及其解决，修改前后仿真图形如图 4-6 所示。①
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路正向设计综述[J]. 谭延军. 微处理机. 2006(06)
[2]中国集成电路设计业的机遇和挑战[J]. 魏少军. 中国科学院院刊. 2006(06)
[3]微处理器功能验证程序生成[J]. 姚英彪,刘鹏,姚庆栋,肖志斌. 计算机辅助设计与图形学学报. 2006(10)
[4]一种基于RISC结构单片机的数字乘法器的设计[J]. 吴静,李树荣,姚素英,赵毅强,张生才. 微电子学. 2004(05)
[5]从“高画质游戏”概念,看游戏显卡王朝迭代 ELSA幻雷者X80 Pro测试[J]. 郭昂,杨剑. 电子与电脑. 2004(06)
[6]集成电路设计——联接软件与硬件之桥梁[J]. 王志功. 科技与经济. 2002(S1)
[7]SOC芯片的Top-Down设计方法[J]. 余翔,熊光泽. 电子科技大学学报. 2002(06)
[8]高速8位RISC微控制器内核设计[J]. 刘锋,庄奕琪,史江一,代国定. 微电子学. 2002(06)
[9]IP技术在SOC中的地位及应用[J]. 陆重阳,卢东华,文爱军. 微电子技术. 2002(04)
[10]集成电路设计产业的发展[J]. 陈慧凯,张新,李惠军. 山东科学. 2001(04)
硕士论文
[1]八位微处理器IP核设计与研究[D]. 肖战牛.西北工业大学 2005
[2]微处理器随机测试程序生成器研究与实现[D]. 刘志强.清华大学 2004
[3]八位嵌入式RISC MCU IP核设计研究[D]. 杨成文.西北工业大学 2004
[4]一种RISC结构8位微控制器的设计与实现[D]. 吴静.天津大学 2004
[5]8位RISC MCU软核的设计[D]. 钟旭恒.合肥工业大学 2002
本文编号：3271646
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