基于Wishbone總線(xiàn)的8位MCU的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證.pdf

1、微控制器（Microcontroller Unit，MCU）是許多數(shù)字系統(tǒng)的核心部件，其控制復(fù)雜，對(duì)魯棒性、面積、運(yùn)算速度、功能等方面都有較高的要求。設(shè)計(jì)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能MCU一直是集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。本文的研究正是對(duì)此作一次有意義的嘗試。
　　 本文設(shè)計(jì)的MCU基于Wishbone總線(xiàn)，內(nèi)核程序總線(xiàn)16位，數(shù)據(jù)總線(xiàn)8位，指令與Microchip公司的PIC18C系列單片機(jī)兼容，共77條指令，絕大多數(shù)指

2、令可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。通過(guò)采用哈佛體系結(jié)構(gòu)以及兩級(jí)流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，提高了指令的執(zhí)行速度。
　　 本文設(shè)計(jì)的MCU外設(shè)包括GPIO，SPI，I2C，由于ARM處理器的廣泛使用，還設(shè)計(jì)了Wishbone–AHB總線(xiàn)橋接器，使得符合Wishbone規(guī)范的主設(shè)備和符合AHB規(guī)范的從設(shè)備之間可以相互傳送數(shù)據(jù)。所有外設(shè)作為從設(shè)備通過(guò)“共享總線(xiàn)”的方式與主設(shè)備內(nèi)核進(jìn)行互連。
　　 本文對(duì)內(nèi)核各子模塊的設(shè)計(jì)、外設(shè)的設(shè)計(jì)、邏輯綜合、靜態(tài)

3、時(shí)序分析以及驗(yàn)證等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的探討。系統(tǒng)用Verilog HDL進(jìn)行RTL設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的不同階段采用Synopsys公司不同的EDA工具，綜合和靜態(tài)時(shí)序分析采用是臺(tái)積電（TSMC）0.18工藝庫(kù)。
　　 本文使用Microchip公司的MPLAB作為匯編源程序的編譯環(huán)境。最終驗(yàn)證結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的MCU完全兼容PIC18C指令集，外設(shè)功能基本正確，MCU能按照指定指令執(zhí)行預(yù)定動(dòng)作，時(shí)序和流水線(xiàn)都正確，MCU的基本功能得到實(shí)現(xiàn)