RISC微控制器设计与SOC集成研究

"网络技术-系统集成-RISC微控制器的设计及SOC集成研究" 本文详细探讨了RISC（Reduced Instruction Set Computer）微控制器的设计及其在System-on-Chip (SoC)集成中的应用。作者盛国平在西北工业大学攻读计算机应用技术硕士学位时，由导师张盛兵指导完成了这一研究。论文主要内容包括RISC微控制器的设计、验证，以及SoC相关技术的研究。 RISC微控制器设计部分，论文重点在于与Microchip公司的PIC16C63A微控制器的指令系统兼容性。通过对RISC微控制器体系结构的深入分析，进行了系统划分，详细设计了数据通路，如ALU（算术逻辑单元）、内部数据总线、工作寄存器和寄存器文件等核心功能模块。此外，还设计了外围功能模块，如USART（通用同步/异步收发传输器）、SPI（串行外围接口）和I/O接口。 设计的RISC微控制器采用了14位指令总线和8位数据总线的Harvard结构，以及二级指令流水线设计，通过硬布线逻辑来提高微控制器速度和指令执行效率。所有模块均使用Verilog硬件描述语言进行设计，并借助EDA工具进行功能仿真、综合，最终在FPGA（Field-Programmable Gate Array）上完成硬件验证。 在SoC技术研究方面，论文讨论了软硬件协同设计的概念、流程，介绍了IP复用技术的基本原则，并分析了片上系统总线。通过CAN（Controller Area Network）总线节点的设计实例，展示了如何进行SoC的设计和验证，这个实例以RISC微控制器IP核为基础，利用WISHBONE片上系统总线并集成了第三方IP核——CAN核。 通过这项研究，不仅积累了设计更复杂RISC微控制器的经验，同时也为基于微控制器核的SoC设计和验证提供了实际可行的方法。关键词包括：精简指令集计算机、微控制器、PIC16C63A、数据通路、IP核和片上系统。