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基于FPGA的8085A CPU结构分析与实现

基于FPGA的8085A CPU结构分析与实现

点击数:7870 次   录入时间:03-04 11:50:11   整理:http://www.55dianzi.com   DSP/FPGA技术

  由于使用内部RAM, 其地址空间为0000 -03FFH。通常在00H 中放入28 (即jmpn, 跳转指令) , 将程序跳转到从40H 开始。把03- 0EH 作为放常用变量的空间, 用inn及outn指令来调用, 以解决寄存器不足的缺陷。这也是一种编程思路, 可参见文献[ 4] 。0FH、1FH、2FH 分别为外部中断0( int0) , 外部中断1( int1), 定时器中断( time) 的起始位置。Int0优先级最高, int1次之, time最低。中断信号高电平有效。中断功能的实现是为了学习其工作原理, 只做了一个定时器中断。计时为减1方式, 当计时为0时, 发出中断信号。T ime中断的使用方法: 首先关中断( dint), 给T赋值(mv itn) , 再开中断( e int), T寄存器使能( et ime)。此后, T 寄存器正常工作。若要再次使用, 首先给T 赋值, 然后T寄存器使能。

  初始时的PC 为0000H, SP为03FFH。SP的更改可通过指令sph l来执行。针对实验箱, 将8000-0FFFFH 作为输出口地址, 4000 - 7FFFH 作为输入口地址。而实际实验箱上只定义了1个8位输入, 1个8位输出。IO 口的操作可通过movam 及movma指令去实现。

  由于键盘输入时, 要进行去抖动处理, 使用了两种不同的时钟频率。键盘处理采用1KH z的频率,而 CPU 的工作时钟可选择实验箱上的不同频率, 从1H z到10MH z皆可, 甚至可以外接其它更高频率。

  如果采用1H z的clk in 频率, 可以清楚地看到CPU工作的每一过程。

  将本微机下载到实验箱上, 已成功实现了乘法(用减1或右移的方法), 调用子程序, IO 口的使用,中断的使用等多项实验, 验证了CPU 设计的正确性。

  3 结束语

   QUARTus II对微机进行编译, 其逻辑单元LE 用到1151, 占100% 。用FPGA 来实现CPU 的功能, 研究其工作原理, 然后用Synp lify pro软件对其进行门级研究, 对CPU 的面纱将不再感到神秘, 有利于做成专用集成电路 ASIC , 控制其规模, 节约芯片成本与面积。同时, 也会增加对FPGA 的学习兴趣和使用技巧, 开发出更多新的产品。



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