一種16位高性能MCU的關(guān)鍵模塊設(shè)計.pdf

1、當(dāng)今社會，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地走進(jìn)人們的生活。隨著人民生活水平的提高，各種計量檢測電路開始逐漸普及并融入了人們的日常生活。而這些都離不開高性能計量微控制器(McU)電路。
　　 隨著應(yīng)用要求的不斷提高，目前部分國外公司已推出采用16位MCU做主控來提升產(chǎn)品性能。隨著FLASH技術(shù)的普及，在線編程和C編譯工具已在該類產(chǎn)品中普遍應(yīng)用，極大的提高了開發(fā)效率和應(yīng)用靈活性，已成為一種必然趨勢。
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2、位MCU在汽車、工業(yè)及數(shù)碼AV、民用醫(yī)療器械等領(lǐng)域中比重持續(xù)擴(kuò)大，16位MCU產(chǎn)品的典型應(yīng)用有儀表計量、工業(yè)控制、多媒體處理等，在中國市場已超過10億元規(guī)模，而其中大部分產(chǎn)品依靠進(jìn)口，特別是高端智能型產(chǎn)品市場，基本上完全被國外公司所壟斷。本課題的成功實施，將可以打破國外公司對中端系統(tǒng)級芯片(SOC)產(chǎn)品的市場壟斷，有利于我國相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和降低成本。
　　 本課題主要研究了構(gòu)成MCU的幾個關(guān)鍵模塊。包括CPU內(nèi)核

3、構(gòu)架的定義，主要內(nèi)容是ALU模塊搭建、指令執(zhí)行時序設(shè)計、指令定義、尋址模式定義等工作。在線編程調(diào)試模塊的設(shè)計主要是在理解IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.121990的基礎(chǔ)上進(jìn)行針對性的JTAG指令定義、JTAG控制寄存器定義，DEBUG部分主要工作是針對在線調(diào)試目的進(jìn)行了單步執(zhí)行、斷點執(zhí)行、連續(xù)執(zhí)行的功能設(shè)計。EFLASH部分主要問題是選定和理解flash ip并進(jìn)行嵌入設(shè)計，包括定義相關(guān)flash控制模塊來實現(xiàn)讀出、寫入、擦除等操作以及對不同模

4、式的操作進(jìn)行匹配時鐘控制電路設(shè)計及接口設(shè)計。在線編程模塊的設(shè)計是FLASH型MCU的一大特點，通過JTAG接口，使用者可以方便的進(jìn)行編程調(diào)試工作。此電路采用2P3M EFLASH工藝實現(xiàn)，采用對應(yīng)的模型參數(shù)進(jìn)行了各模塊的HSPICE，HSIM仿真，整體進(jìn)行了VERILOG仿真，并對關(guān)鍵模塊進(jìn)行FPGA驗證。最后針對具體工藝線確定和調(diào)整參數(shù)，并最后完成版圖設(shè)計，進(jìn)行了試流片，流片完成后對整個電路進(jìn)行了各項功能和性能的測試。