面向分體空調的實時多任務處理器設計及FPGA實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)今，在嵌入式控制領域里，面對各種設備控制功能需求的不斷增長，以往所采用的8位嵌入式處理器已經不能滿足需求。隨著EDA技術的發(fā)展，設計一種面向某一類設備的專用處理器已經成為可能。 本文基于操作系統(tǒng)硬件化與嵌入式處理器專用化的設計思想，提出一種專用嵌入式設備處理器的體系結構。在該結構中設計了一個硬件多任務調度邏輯單元，使其除了擁有普通嵌入式處理器的運算與控制功能外，還具備基于自身硬件邏輯單元就可實現(xiàn)任務調度的能力。此外該體系結構集

2、成了多種外圍設備硬驅動邏輯單元，增加了處理器在控制方面的專業(yè)性能。本文針對分體空調這類家電設備的特性，基于該體系結構實現(xiàn)了一款分體空調專用設備處理器(WASP)。WASP中的硬件多任務調度控制器可以支持4個用戶可設定優(yōu)先級的硬件任務，采用基于時間片的中斷事件搶占任務調度機制。該調度機制不僅保證了每個任務都可以得到CPU服務，也提高了任務調度的實時性。外圍器件硬驅動邏輯用戶接口的設計有多個控制與狀態(tài)寄存器，通過讀寫這些特殊功能寄存器達到控

3、制硬驅動邏輯的作用。 本文設計的分體空調專用設備處理器用VHDL語言進行邏輯描述，并在Xilinx公司的FPGA芯片中實現(xiàn)。通過仿真后證明，該處理器由于不需要CPU進行任務切換、數(shù)據(jù)保護等工作，CPU執(zhí)行效率可以達到99％以上。此外硬件多任務調度避免了軟件編程實現(xiàn)操作系統(tǒng)占用了大量存儲空間的問題，真正實現(xiàn)了零存儲空間占用，用少量的硬件邏輯換來了處理器芯片性能的大幅提高。同時，由于WASP對外圍器件的控制更加專業(yè)化，簡化了外圍設備