基于FPGA的8051CPU核的設(shè)計(jì).pdf

1、作為一種嵌入式微控制器，MCU(Micro Controller Unit)在通信、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療、儀器儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，滲透到人類生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。在這些嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，基于8051指令系統(tǒng)的8位的MCU由于其低成本、高效能而始終占據(jù)著相當(dāng)重要的位置。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的MCS-51嵌入式微處理器因其尺寸、功耗、速度、可靠性等特性已經(jīng)難以滿足一些場(chǎng)合的需要，因此微處理器芯片的開發(fā)、升級(jí)面臨著新的挑

2、戰(zhàn)。SOPC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢(shì)正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，可編程系統(tǒng)級(jí)芯片SOPC已成為集成電路發(fā)展的主流。
　　 本論文裁減并完善了與MCS-51系列微處理器指令集完全兼容的8051CPU核，減少了設(shè)計(jì)面積，又提高了處理速度。按照自頂而下的設(shè)計(jì)原則，分別設(shè)計(jì)了算術(shù)邏輯單元、中心控制器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口、RAM和ROM單元。設(shè)計(jì)采用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行描述，并且用ModelsimSE6.0進(jìn)行功能和時(shí)序驗(yàn)證，

3、分析了綜合結(jié)果，最后將8051CPU核下載到Xilinx公司的FPGA(Field Programmable GateArray)芯片(XC3S500E-4FG320C)上進(jìn)行物理驗(yàn)證，結(jié)果表明軟核達(dá)到預(yù)期的效果。
　　 本論文設(shè)計(jì)完成的8051CPU核在最高時(shí)鐘頻率和指令執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。由于該核使用VHDL語(yǔ)言描述，可讀性好，易于擴(kuò)展使用，易于升級(jí)，適用于基于IP核復(fù)用技術(shù)的SOPC設(shè)計(jì)，因此，比較