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嵌入式DS80C320单片机软核设计

嵌入式DS80C320单片机软核设计

点击数:7948 次   录入时间:03-04 11:52:58   整理:http://www.55dianzi.com   DSP/FPGA技术

  4  综合与验证

  使用ALTEra公司的QUARTus II 4.2软件来综合,使用Nios Development Board,Cyclone Edit开发板来进行板上验证  

  其中,前一个版本是没有内部串行口的版本;时序仿真验证的结果表明,在上述频率下该系统可以稳定的工作;理论上换算成8051的主频为:83*2.5=207.5M,这基本上可以适应绝大部分需要单片机控制的场合了;



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   仿真测试主要使用了modelsim SE5.8以及qUARTus4.2的VWF文件测试;

  板上波形观测主要使用Agilent公司的 1673G 逻辑分析仪;同时充分利用了开发板的资源进行了大量的系统级测试;

  将程序下载到芯片里面,使用逻辑分析观测到部分指令的执行波形为:

软核综合结果

图3 中断指令波形图

  这是一条中断返回指令的波形图,指令代码为32H,主要观测PC的变化,PC在这条指令之后从3FH又变化为中断发生前的地址25H;

  5 结束语

  本设计具有速度快,可裁减,具有良好的可重用性和可移植性,完全兼容 DS80C320 单片机 接口,以及方便使用等优点。尤其是专门构造的内部框架以及时序分配,使得其高速性能在目前的51系列 软核 里面基本上是最前列的。因此,可以很方便的应用于需要单片机软核的FPGA设计以及嵌入式系统设计之中。

  本文作者创新点:

  独创的指令长度周期表以及读取方式;

  独创的内部指令时序以及内部结构:本设计通过查阅资料,在保证使用一致的情况下,自己设计了指令执行时序以及适合于FPGA的经过优化之后的结构,使得其外部特性和典型的80C320一致,对于使用者来说和通用的没有区别;

  独创的P端口的复用模式;

  提出了利用软件设计里面的“black box”思想来设计硬件的思路;

  参考文献

  [1] Markus Schutti. VHDL design of embedded processor cores. ASIC Conference 1998. Proceedings. Eleventh Annual IEEE International,1998;13-16 september:265-269.

  [2] 王国章,一种新的硬件设计方法——结构化ASIC技术,微计算机信息,2006,第1-2期,P153-155.



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