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兼容MCS-51系列的8位微控制器的设计

本文采用自顶向下(Top-down)的方法设计并实现了一种8位微控制器。本微控制器的指令集与INTEL的MCS-51系列完全兼容,共有111条指令,功能强大。但是它内部采用了数据总线和指令总线相互分离的哈佛总线和二级流水线结构,从而大大提高了指令的执行速度。所以可广泛应用于高速度、高性价比的微控制领域。本微控制器具有丰富的硬件资源,它内部包括21个特殊功能寄存器;32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口);两个16位定时器/计数器;一个全双工串行口;5个中断源,两个优先级嵌套中断结构。另外它的寻址方式灵活多样,可达8种。本文共分三部分,较全面地对该8位微控制器的设计思想和实现过程进行了论述。第一部分详细说明了它的前端设计,包括设计要求、模块划分与设计、指令系统、前仿真等;第二部分重点叙述了综合中遇到的问题及相应的解决方法,并介绍了当前流行的一款方便实用的仿真软件ModelSim;第三部分为布局布线和后仿真等。本微控制器的设  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

一款兼容MCS-51指令8位微控制器的研究与设计

微控制器(MCU)在数字系统设计中占有重要的位置,一直是集成电路设计中极富挑战性的设计,其功能强大、现场可编程性强,广泛用于工业控制和片上系统SOC等数字系统设计中。本论文设计工作来源于西安电子科技大学的科研项目“深亚微米数模混合专用集成电路关键理论研究及设计实现”,设计一款兼容MCS-51指令体系的8位微控制器(MCU),其属于复杂指令系统(CISC)微处理器。该微控制器采用指令总线和数据总线分离的哈佛(HARVARD)结构进行设计的,这样设计简化了控制结构、加快数据处理速度。数据总线的设计采用了分段驱动的方法,避免了在设计中产生三态电路而不利于后端的设计。在设计计数器(TIMER)和串口通信(UART)模块中采用时钟作触发器使能的方法避免了多时钟域的产生,使得整个MCU工作同步于一个时钟,方便代码的综合和后端工具的处理。本论文首先对MCS-51系列MCU的系统结构、指令系统和指令执行时序进行深入的分析;接着采用自顶向下的分析...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

高速八位RISC微控制器内核设计

目前,微控制器(MCU)的应用广泛,其中又以八位微控制器的应用最为普遍。随着工业控制、仪器仪表、军工电子、信息电器和各种智能化设备中微控制器应用的扩展与深化,以MCS-51为代表的传统八位微控制器显示出一定的局限性,如频率低、处理效率不高、外部配置不灵活等。本文针对系统芯片的嵌入式应用,设计完成了一种高性能的新型八位微控制器内核,在很大程度上弥补了传统八位微控制器的不足,特别适合系统级芯片的嵌入式应用。本文对传统的MCS-51系列单片微控制器进行了较系统而细致的分析,找出了制约其性能的关键因素。分析发现,在传统八位微控制器设计中,基于累加器的ALU结构及CISC指令体系及系统构架是影响其整体性能的主要原因。针对于此,设计了一种基于增强八位RISC构架的微控制器(MCU)内核。该MCU核采用哈佛结构、16位指令字长和8位数据字长,通过设计单周期指令、在内部设置多个快速寄存器及采用硬布线逻辑代替微程序控制的方法,加快了微处理器的速度...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

《现代制造》2019年07期
现代制造

打造智能、高效、安全的控制器

经过40多年的发展,可编程控制器发生了天翻地覆的变化。前几年控制器从分散控制向集成架构集中控制发展,如一个控制器平台中除了传统的逻辑控制,还...  (本文共1页) 阅读全文>>

《技术与市场》2020年02期
技术与市场

新型制动控制器设计探讨

简要介绍了常用制动控制器的结构及存在的问题,针对...  (本文共3页) 阅读全文>>

《中国交通信息化》2020年04期
中国交通信息化

高速公路车道控制器技术改造探析

本文针对车道控制器技术原理、作用、社会效益等进行阐述,并就其原理和所起的作用进行相...  (本文共3页) 阅读全文>>

《现代农业装备》2020年02期
现代农业装备

低功耗滴灌控制器的设计

针对丘陵地区的农田作业,设计一款由微电子电路与脉冲式电磁阀组成的滴灌控制器。本控制器由12 V碱性干电池供电,通过脉冲式电磁阀开关控制滴灌的启停,从而实现滴灌功能。滴灌的计时设定功能包含自动和手动两种不...  (本文共5页) 阅读全文>>