微控制器（MCU）出現(xiàn)近40年來,在消費電子,汽車電子和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,隨著集成電路系統(tǒng)進(jìn)入片上系統(tǒng)（SOC）時代,MCU不但可以作為單個芯片應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中,也可以作為IP核集成進(jìn)超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)中,在國內(nèi)市場上,國外MCU產(chǎn)品大行其道,面對如此廣闊的市場,國內(nèi)企業(yè)由于起步晚,技術(shù)薄弱等原因,所占市場份額較少,因此開發(fā)一款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MCU就顯得相當(dāng)重要,雖然應(yīng)用場合多種多樣,單靠一種產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足變化萬千的市場需求,但是MCU的發(fā)展呈現(xiàn)出單一化和集成化的發(fā)展趨勢,無論MCU產(chǎn)品的應(yīng)用場合如何變化,MCU核心模塊的發(fā)展具有一定的穩(wěn)定性,只要確定了MCU的體系結(jié)構(gòu),開發(fā)出基本組成模塊,后續(xù)的應(yīng)用開發(fā)只要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的裁剪即可。本文在仔細(xì)分析了Microchip公司的PIC系列產(chǎn)品中的PIC16C6X系列微控制器后,提出了采用數(shù)據(jù)總線和指令總線相分離的哈佛雙總線結(jié)構(gòu),采用兩級流水線結(jié)構(gòu),在原有的時序基礎(chǔ)上,采用改進(jìn)的單時鐘周期時序,提高了電路的時鐘頻率,加快了MCU系統(tǒng)的運行速度,在指令的譯碼和運算模塊采用硬邏輯增快了電路的速度,為了提高M(jìn)CU的市場適... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MCU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖 3-2 流水線示意圖Fig3-2 Schematic of Pipeline本文設(shè)計的 MCU 處理字長只有 8 位，指令集數(shù)目少，簡單并且規(guī)則，非常利水線的實現(xiàn)，若采用多于兩級的流水線結(jié)果，在性能上并不能提高多少，反而計上會增加很多難度，比如數(shù)據(jù)相關(guān)，硬件相關(guān)等問題就會涌現(xiàn)出來，在這里級流水線既利用了流水線的優(yōu)點，同時也避免了因為流水線過于復(fù)雜而引起的和軟件開發(fā)復(fù)雜度的增加[17]。 指令系統(tǒng)分析一種單片機(jī)所能識別的全部指令的集合，稱為該單片機(jī)的指令系統(tǒng)。基于不同 內(nèi)核的單片機(jī)，一般具有不同的指令系統(tǒng)[18]。指令系統(tǒng)中的每一條指令都完成功能的簡單操作。將若干條實現(xiàn)簡單操作的指令語句，按照一定的規(guī)則排列組，就構(gòu)成了一個可以完成復(fù)雜功能的程序，通過基于單片機(jī)指令系統(tǒng)的變成就復(fù)雜的控制任務(wù)。為了便于單片機(jī)的開發(fā)使用和升級，本文采用了 PIC16C6X統(tǒng)，這是因為 PIC16C6X 位于 8 位中檔的 PIC 單片機(jī)，在市場上有廣泛的應(yīng)用他廠商的單片機(jī)都有專門的轉(zhuǎn)換程序可用來實現(xiàn)不同單片機(jī)上的控制程序的移

第四章 主要模塊電路設(shè)計鐘產(chǎn)生電路模塊信號是程序在電路上能夠有序執(zhí)行的基準(zhǔn)，合適的時鐘信號是系統(tǒng)有效運。時鐘信號的數(shù)目由系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計決定，先分析一下 PIC16CX 系列微執(zhí)行大致分為四個步驟：取指令；指令寄存；指令譯碼；指令執(zhí)行。為了統(tǒng)的 CPI 提高程序的執(zhí)行速度，在系統(tǒng)中實現(xiàn)了兩級流水線的設(shè)計，將外時鐘信號進(jìn)行四分頻，劃分為四個節(jié)拍，每一節(jié)拍為一個輸入時鐘周期，工作在外部晶振輸入時鐘頻率的 1/4 的頻率下。這樣一條指令的執(zhí)行也就需期，八個節(jié)拍，平均下來一條指令的執(zhí)行只需要一個周期。信號的分頻通常有兩種設(shè)計方法，第一種是采用計數(shù)器來實現(xiàn)，第二種是機(jī)來實現(xiàn)，有限狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)比較簡單方便，而且相對使用的資源要比計數(shù)因此本設(shè)計中采用 4 狀態(tài)摩爾狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 4-1 所示，電考參考資料中的源代碼[21]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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