RISC微控制器设计与SOC集成研究
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"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。
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