基于高层次综合的mcu+ip核的设计研究

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1、西北工业大学硕士学位论文基于高层次综合的MCUIP核的设计研究姓名：刘智申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：王玮20030301摘要随着信息技术的飞速发展，系统级芯片SOC成为集成电路发展的主流。基于IP核复用技术的设计重用方法能大大提高SOC开发效率，降低设计成本，从而逐渐成为一种主流设计方法。开发具有自主知识产权的IP核不仅具有广泛的应用前景而且对提高我国集成电路设计水平具有重要意义。本文在对IntelMCS一805lMCU指令集进行深入分析的基础上，按照自顶向下的数字ASIC系统高层次设计流程，对MCUIP核进行顶层功能和结构的定义与划分，并逐步细化了各个层次的模块设

2、计，建立了具有特色的MCUIP软核模型。本文完成了MCUIP核数据通路和控制通路各个层次模块的设计规划，使用硬件描述语言VHDL，实现了MCUIP核各模块的设计；借助EDA工具ISE集成开发环境完成了IP核各模块的编程、调试和面向FPGA的布局布线；逻辑综合在Synplify综合工具中完成；使用ModleSim仿真工具对其进行了较完整的功能仿真和时序仿真；总结了VHDL语言在IP核设计中的描述风格和设计技巧；给出了MCUIP核扩展应用示例。设计完成的MCUIP核在最高时钟频率和指令执行效率指标上均优于传统典型微控制器MCS一805l内核2倍以上。该软核以可综合的VHDL语言描述代码

3、形式和EDIF标准网表文件两种形式存在，可与任何综合库、工艺库以及FPGA结合开发出用户需要的固核和硬核。由VHDL语言写成MCUIP软核，可读性好，易于扩展使用，易于升级，适用于基于IP核复用技术的SOC设计。关键词：IP核，系统级芯片，微控制器，软IP核，高层次设计塑!!三些查兰堡±尘圣垒!：!筌!Abstract、MththerapiddevelopmentoftheInformationTechnology．SOChasbecomethemaindirectionfortheASIC．Themethodology,whichbasedontheIPduplicatetech

4、nology，canimprovethedesignefficiencyatalargedegreeanddecreasethecost，SOitisgraduallybecomingthechiefmethodologyofSOC’Sdesign．TodevelopMCUIPcorenotonlyhasanabroadapplicationfuture，butalsoisimportantfortheadvanceoflCdesigninourcountry．BasedonthoroughanalysisofIntelMCS一8051MCUinstructionset．theMC

5、UIPsoftcore’stopfunctiondefinitionandstructurepartition．detaileddescriptionofall1evelmoduleswerefinishedinthethesisaccordingtotheTop·Downhigh·leveldesignprocessofdigitalASICsystem．Inthethesis．everylevelmoduleofthedatapathandcontrollerofMCUIPcorewasdesignedandtheeveryunit’SdesignofMCUIPcorewasp

6、rogrammedwiththeHardwareDescriptionLanguage(VHDL)．Theeveryunit’SmoduleofIPcorewasprogrammed，debugged，placedandroutedinEDAenvironmentofISEandthelogicalsynthesiswasdonewiththeSynplifysoftware．Thefunctionsimulationandthegate—levelsimulationweredoneintheModleSimEDAenvironment．Atthesametime，thedesc

7、riptionstyleandthedesignskillsofVHDLwerediscussedinthethesis．TheMCUIPsoftcoreexistedinsynthesizableVHDLlanguageandthetwoways，namely,sourcecodeinthestandardNETLISTdocumentofEDIF．Meanwhile，wedidsomeusefulresearchinthemethodologythroughpra