嵌入式微處理器的設(shè)計分析與仿真驗證.pdf

1、嵌入式微處理器(EMPU，Embedded Microprocessor Unit)以其高性能、低功耗、便攜式等優(yōu)點，越來越廣泛地應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。其中精簡指令集計算機(RISC，Reduced Instruction Set Computer)，作為微處理器設(shè)計策略的一種類型，己經(jīng)普遍應(yīng)用于計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中。 本文首先設(shè)計了一個8位RISC處理器，它具有8條指令，可以進行指令譯碼、指令執(zhí)行，可以和存儲器進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)

2、據(jù)通過數(shù)據(jù)通路進行運算處理，控制器提供數(shù)據(jù)通路各模塊的控制信號。使用可綜合的寄存器傳輸級(RTL，Register Transfer Level)Verilog HDL硬件描述語言描述每個子模塊，在頂層模塊中根據(jù)端口連接實例化每個子模塊，然后使用ModelSim分別對全部子模塊和頂層模塊進行功能仿真驗證，使用Quartus II對設(shè)計進行綜合，在Altera CycloneII EP2C35芯片上實現(xiàn)，工作頻率可達120MHz。

3、 然后在此基礎(chǔ)上，本文對業(yè)界廣泛使用的ARM7TDMI內(nèi)核進行了設(shè)計分析與驗證。ARM7TDMI內(nèi)核根據(jù)執(zhí)行功能不同，可以劃分成數(shù)據(jù)通路模塊和控制器模塊兩大部分。本文對數(shù)據(jù)通路的每個模塊：桶式移位器、算術(shù)邏輯單元、32位布氏乘法器、寄存器堆等做了詳細的設(shè)計分析，重點講解了每個模塊的工作原理以及如何使用硬件描述語言來實現(xiàn)其功能。接著針對每個模塊，編寫測試平臺，進行功能仿真。最后在FPGA平臺上實現(xiàn)，針對不同的綜合優(yōu)化方式，比較電路所消耗的