8位低功耗嵌入式微控制器設(shè)計(jì)及混合信號(hào)仿真.pdf

1、浙江大學(xué)碩士音位論義一8位低功耗嵌入式微擰制器設(shè)汁)IIn合信號(hào)仿真摘要本文在對(duì)PICL6C71和EM780156兩款MCi]的指令集和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，按照自頂向下的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)流程，完成了MCU2003微控制器的微體系結(jié)構(gòu)的定義和各個(gè)功能模塊的劃分，建立了C語(yǔ)言參考模型。針對(duì)MCU設(shè)計(jì)的低功耗、低成本、高性能需求，本文對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)時(shí)鐘切換和門控時(shí)鐘電路進(jìn)行了比較深入的研究。本文首先建立了高度自動(dòng)化的設(shè)計(jì)驗(yàn)證

2、平臺(tái)，之后采用可綜合的硬件描述語(yǔ)臺(tái)’Verilog語(yǔ)b實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。軟件仿真平臺(tái)采用Synopsys的VCS，采用C模型作為功能驗(yàn)證的參考模型。硬件驗(yàn)證平臺(tái)用Xilinx的20萬(wàn)門RIGAXC2S200pq2O8搭建。用SynopsysDesignCompiler完成綜合和測(cè)試掃描鏈插入時(shí)鐘樹綜合和布局布線1具采用CadenceSiliconEnsemble。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)階段結(jié)束都進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證。在完成MCUA

3、!1試版本的基礎(chǔ)上，本文還用Synopsys的DiscoveryAMS建立了混和信號(hào)仿真平臺(tái)，在MCU中集成一個(gè)8位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，并且成功通過(guò)了混和信號(hào)仿真。本文還在MCU的設(shè)計(jì)過(guò)程中，數(shù)字集成電路自頂向下的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了研究和探討。關(guān)鍵詞:MCU低功耗驗(yàn)證設(shè)計(jì)流程指令集體系結(jié)構(gòu)混和信號(hào)仿真晰江大李碩士李位格灰8位低功耗嵌入式微控制器設(shè)計(jì)膠混合信廿仿真第，章緒論互1.1當(dāng)前微控制器設(shè)計(jì)和混合信號(hào)設(shè)計(jì)的潮流集成電路是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)群

4、的核心和基礎(chǔ)171。隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路的戰(zhàn)略地位越來(lái)越重要。近年來(lái)，世界信息產(chǎn)業(yè)得到高速發(fā)展，作為信息產(chǎn)品核心的集成電路，受電子產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展的拉動(dòng)，也將保持持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)。近年來(lái)，世界集成電路產(chǎn)業(yè)一直以34倍于國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度迅猛發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)l[I不斷涌現(xiàn)1391我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，已經(jīng)初具規(guī)模，但是還是一個(gè)幼稚的產(chǎn)業(yè)[381。我國(guó)設(shè)計(jì)的很多芯片，都僅處在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未得到市場(chǎng)認(rèn)可。1.1.，八位

5、微處理器的發(fā)展微控制器簡(jiǎn)稱MCU，它將ROMRAMCPUIO集成在同一個(gè)芯片中，可以為不同的場(chǎng)合做不同的組合控制[28][29][30]。微控制器經(jīng)過(guò)這幾年不斷的研究開發(fā)，歷經(jīng)4位，8位，到現(xiàn)在的32位甚至64位，其產(chǎn)品線已經(jīng)非常成熟，應(yīng)用范圍極其廣泛[381。目前國(guó)外大廠因?yàn)殚_發(fā)較早，產(chǎn)品線廣，技術(shù)領(lǐng)先，性能穩(wěn)定，而國(guó)內(nèi)廠商則靠豐富的功能和低廉的價(jià)格取勝。因?yàn)樯a(chǎn)工藝的改進(jìn)，8位MCU因?yàn)榕c4位MCU成本相差無(wú)幾，所以8位MCU漸漸成

6、為市場(chǎng)主流1381。相對(duì)于32位MCU8位MCU更能滿足客戶對(duì)性能、成本及其他開銷的需求，并能降低費(fèi)用。8位MCU大部份應(yīng)用在電表、馬達(dá)控制器、電動(dòng)玩具機(jī)、變頻式冷氣機(jī)、呼叫器、傳真機(jī)、來(lái)電辨識(shí)器(CallerID)電話錄音機(jī)、顯示器、鍵盤及USB等[381針對(duì)消費(fèi)電子、通信、汽車電子等熱門應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展需要，8位MCU的主要走向表現(xiàn)在兒個(gè)方面[28112911301:一是降低功耗和成本，集成更多的模擬單兒二是不斷提高性能，以滿足便攜、