基于流水線處理的RISC微控制器軟核的設(shè)計.pdf

1、本文使用VHDL語言采用自頂向下(Top down)的設(shè)計方法設(shè)計了一個8位的RISC微控制器軟核。 本微控制器設(shè)計了新的RISC指令集，長度為24位，其中第一字節(jié)為操作碼，與MCS-51操作碼的功能和助記符都相同，第二、三字節(jié)為兩個操作數(shù)。該指令集可向下兼容MCS-51的111指令。本微控制器包含了2個16位的計時器/計數(shù)器，一個全雙工串行接口，5個中斷源2級中斷優(yōu)先權(quán)，高低各128字節(jié)RAM，這些模塊的功能和設(shè)置與MCS-5

2、1兼容。同時新增了硬件看門狗、軟件復位、寄存器直接交換數(shù)據(jù)等其他功能。為了便于嵌入式的應(yīng)用，乘除法模塊可選擇實現(xiàn)，系統(tǒng)的時鐘頻率也可選擇實現(xiàn)。內(nèi)核設(shè)計了3級指令流水線，除MOVC指令外其他指令在沒有沖突的情況下都可單周期執(zhí)行。通過對流水線進行優(yōu)化進一步提高了系統(tǒng)時鐘率。采用了直連結(jié)構(gòu)，特殊功能寄存器與各個模塊直接相連，提高了系統(tǒng)的效率。 本微控制器內(nèi)核在ISE軟件環(huán)境下完成了各模塊的編碼，使用Synplify pro8.0進行綜