基于FPGA的小型CPU中通信協(xié)議的研究及IP Core的開發(fā).pdf

1、FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計(jì)的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計(jì)公司開始使用FPGA進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場(chǎng)需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進(jìn)，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的首選。 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡(jiǎn)單化

2、、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計(jì)語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計(jì)語言，硬件設(shè)計(jì)語言開始向高級(jí)語言發(fā)展。作為一個(gè)軟件設(shè)計(jì)人員，會(huì)很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計(jì)中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個(gè)問題，本文在第一章第二節(jié)詳細(xì)介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢(shì)。另外，在第一章中還介紹了知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Co

3、re中軟核的設(shè)計(jì)與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭(zhēng)奪軟核的開發(fā)市場(chǎng)。 數(shù)字電路設(shè)計(jì)中最長(zhǎng)遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計(jì)中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進(jìn)行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進(jìn)行通信，因此其外部通信就需要進(jìn)行串行傳輸。又因?yàn)樾枰B接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種

4、通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個(gè)小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個(gè)通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 在硬件的設(shè)計(jì)開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對(duì)的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對(duì)總的開發(fā)流程作了簡(jiǎn)要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時(shí)序分析進(jìn)行了詳細(xì)的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計(jì)、時(shí)序的分析、驗(yàn)證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)