PIC16F54微处理器Verilog设计与实践指南
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更新于2024-07-18
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"该资源是一本关于PIC微处理器设计的实验指导书,旨在帮助有一定Verilog基础的学习者通过实践理解数字集成电路。书中涵盖了从简单逻辑设计到复杂的CPU模块构建,包括UART串口通信、算术逻辑单元、译码模块、序列栈、寄存器模块以及与FPGA相关的实现。实验内容基于Microchip的PIC16F54微处理器,设计目标是创建一个单周期CPU。"
在深入探究这些知识点之前,首先要理解PIC微处理器设计的核心——PIC16F54。这是一种8位的单片机,以其低成本、高性能和RISC(精简指令集计算机)架构著称,其指令集只有33条指令,且所有指令在一个时钟周期内完成。这种设计提高了执行效率,尤其是在嵌入式系统中非常受欢迎。
设计流程分为几个关键步骤:
1. **功能模块列表**:在哈佛结构中,数据和指令存储是分开的,这使得可以并行访问数据和指令,提高处理速度。设计涉及Decoder(译码器)、ROM(只读存储器)、ALU(算术逻辑单元)、寄存器和其他辅助模块。
2. **分模块设计**:每个模块都采用Verilog语言在Xilinx环境中建模。模块包括Stack(堆栈)、Seqnc(序列)、Prog_ROM(程序ROM)、Decoder、ALU(由Adder、Shift、Thru和Logic组成)、Reg_fie(文件寄存器)、Reg_Misc(杂项寄存器)和顶层的PIC16F54模块。HFUT模块用于处理LED的接口信号。
3. **仿真测试**:设计完成后,利用Modelsim等仿真工具验证每个模块的功能正确性,确保在实际操作前逻辑无误。
4. **FPGA烧录**:最后,将编译得到的HFUT.bit文件烧录到FPGA(现场可编程门阵列)中,实际硬件上运行并验证设计的正确性和性能。
在实验一中,学习者会接触到简单的组合逻辑设计,这通常是数字电路的基础。实验二则涉及到UART(通用异步收发传输器)串口通信,这是嵌入式系统中常见的通信协议,用于设备间的串行数据交换。实验三至八逐步引入更复杂的单元,如ALU、译码器和各种寄存器,这些都是构成CPU的关键组件。
通过这本书,读者不仅可以了解数字集成电路设计的基本原理,还能掌握如何使用Verilog语言实现微处理器的设计,并在实际的FPGA平台上进行验证和应用,这对于深化理解和提升动手能力大有裨益。
2020-08-21 上传
2020-12-20 上传
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