文档介绍：东北大学
硕士学位论文
基于RISC技术的微控制器研究与设计
姓名:潘佳
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:陈晓波
20060101
摘要基于技术的微控制器研究与设计进入世纪以来电子技术以更加迅猛的速度不断发展,微控制器的应用更加广泛,埘微控制器的要求更加五花八门。同时使用语言和/来设计电路的方法也得到迅速的完善。因此使用语言来设计一个专用的微控制器成为可能。本文的目的就是要使用这种方法来设计一个特殊的微控制器。论文先从微控制器的核心部分J挤治觯胖胤治隽薈的工作原理和精简指令集技术。然后分析了蚆盗形⒖刂破鞯闹噶钕低场T诖嘶础上,展开了微控制器的杓乒ぷ鳌U馐且桓鍪褂昧薘际醯位址能力为程序存储器荽娲⑵字节,并且应用了读魉呃刺岣逤的工作效率。流水线中的相关问题得到比较成功的解决。微控制器还含有鲋卸显吹中断系统,龆ㄊ保剖骱组疧口。为了实现总线仲裁功能,在微控制器里又设计了一个总线仲裁部件。该仲裁器的目标系统是一个多低常俨闷魇迪至讼低持械募惺街俨谩V俨玫男槿ú慷懒制定,保证了仲裁的可靠性和可行性。.。在环境下对各个部件都进行了模拟仿真。并且在最后设计了一段程序实现了微控制器整体仿真。关键词:微控制器;;:流水线;总线仲裁东北大学硕士学位论文
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第一章绪论集成电路发展简史集成电路已经诞生了数十载有余,其衍生出来的各种发明强烈地震撼人类文明的发展与进步。微控制器就是由集成电路应运而生的,它的发明也大大促进了科技的进步。微控制器一般包括:单片型计算机テ、数字信号处理器⑽⒋砥等处理器芯片。微控制器一来到这个世界上就被人们大量的应用于各个领域中去。在人们的日常生活中到处都充满了微控制器。人们手中用于通讯的移动电话里面有微控制器,手上戴的电子表罩面有微控制器,家里的电视机、电冰箱、电饭煲也都有微控制器。在国防安全领域微控制器帮助我们实现国防现代化,它能使导弹更精准,使雷达更敏锐,使飞机更灵活。在医疗卫生领域使用了微控制器的数字医疗漫备帮助病人祛除病痛恢复健康。在载人航天领域更是缺不了微控制器为宇宙飞船指引方向。微控制器在多领域的成功应用,使得人们不断加大研究它的力度。从痉⒚髁司涞テ⒖制器后,各种微控制器层出不穷。微控制器从简单的淮砥鞣⒄沟唬弧卣至今日位的处理器业已经开始应用到关键的部件中去。微控制器的处理能力得到快速发展的同时,它的功能也日益强大。原始的微控制器只有简单的运算功能,现在的微控制器已经能处理多级中断,含有多种工业总线接口,甚至可以对它进行功能重定义了。时至今日,微控制器正向着快速、低功耗、多功能方向发展,更先进的微控制器必将层出不穷。在年圣诞节的前两天,英国人威廉和他贝尔实验室的两位同事用一片半导体材料和一些其他简单的材料制成了一个可以传导、放大和关电流的小模型。这就是最移木骞堋>骞艿牡唤鍪沟缱庸芡顺隼肺杼ǎ腋死啻戳思傻缏氛‘改变世界的发明。紧接着年结型晶体管研制成功,,同年公司制成了第一个半导体集成电路,它包含了鼍骞埽晶体管之间不用导线进行连接,而是用半导体材料进行连接。年金属氧化物半导体场效应晶体管研制成功。骞芙峁辜虻ァ⑻寤⒐牡汀⒂欣苫τ盟募傻缏泛芸齑有」婺7⒄沟匠蠊婺!辏赏に镜母髓一摩尔提出了著名的摩尔定律,即“每个月,集成电路的性能将提高一倍,而其价格将降低~‘半”,它为集成电路行业的良性发展指明了道路,今天它依然适用。存储产品存卜个世纪年代为规模,到上个世纪年代中期发展到规模,年规模的芯片已研制出来。在集成电路发展的基础东北大学硕士学位论文
程逻辑器件。是在的基础上发展起来的一般也采用工艺,集成电路设计方法乃跣矗赐ㄓ每杀喑陶罅新呒/窃缙诳杀喑用工艺,也有一些专用器件采用ひ栈蚍慈鬯—ひ盏取】。理器芯片的发展也是快得惊人。年制造出第一块晃⒋砥餍酒啥戎挥晟晃⒋砥餍酒啥却锏,年研制出的奔腾处理器集成度已达到ぷ髌德食,现在的最快的微处理器芯片已超过薄集成电路能够迅速发展和其设计方法的进步是离不开的。集成电路的设计方法【恐要经历了两个时代。一是传统设计方法,二是利用可编程逻辑器件的硬件电路设计方法【。前者已有几十年的历史,比较成熟;后者是在前者的基础上,并且利用了当今科技最新发展成果而建立起来的方法。传统的硬件设计方法有以下几个主要特征:①采用自下至上纳杓方法。②采用通用的逻辑元、器件。⑨在系统硬件设计的后期进行仿真和调试。④主要设计文件是电原理图【。传统的硬件电路设计方法已经沿用几十年,是目前广大电子工程师所熟悉和掌握的一种方法。但是,随着计算机技术、大规模集