嵌入式微處理器的設(shè)計(jì)分析與仿真驗(yàn)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(diǎn)，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(jì)算機(jī)(RISC，Reduced Instruction Set Computer)，作為微處理器設(shè)計(jì)策略的一種類型，己經(jīng)普遍應(yīng)用于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。 本文首先設(shè)計(jì)了一個(gè)8位RISC處理器，它具有8條指令，可以進(jìn)行指令譯碼、指令執(zhí)行，可以和存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)

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

3、 然后在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)業(yè)界廣泛使用的ARM7TDMI內(nèi)核進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)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(duì)數(shù)據(jù)通路的每個(gè)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(xì)的設(shè)計(jì)分析，重點(diǎn)講解了每個(gè)模塊的工作原理以及如何使用硬件描述語言來實(shí)現(xiàn)其功能。接著針對(duì)每個(gè)模塊，編寫測試平臺(tái)，進(jìn)行功能仿真。最后在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，針對(duì)不同的綜合優(yōu)化方式，比較電路所消耗的