嵌入式微處理器IP core設計與分析
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3．1 仿真驗證
驗證方法：首先編寫(xiě)各種測試代碼：然后轉化為vhdl文件，再寫(xiě)入ROM模塊；最后在仿真環(huán)境中運行IP核，完成對整個(gè)系統的全指令集測試。一般內部RAM和寄存器的值無(wú)法直接檢測，可以通過(guò)多條指令將其輸出到IP核的四個(gè)輸出端口供檢查。本文采用Model Tech公司的仿真工具M(jìn)oledsim來(lái)進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/149766.htm
圖6是對基本子程序調用指令的測試仿真時(shí)序。包括子程序調用、傳送、加法以及返回等指令。根據測試指令集，如果程序執行正確，那么在程序執行完后，輸出端口P0口就會(huì )出現21H。
測試指令集：MOV A，#20H；ACALL DELY；MOV P0，A；DELAY：INC A；MOVP0，A。
3．2 綜合及綜合結果分析
本文中的綜合及優(yōu)化都是由綜合工具SynplifyPro來(lái)完成的。利用Synplify Pro工具提供的邏輯綜合與適配工具和設計的約束條件，可以方便的實(shí)現本文各模塊的邏輯綜合和布局布線(xiàn)。
對于本文中的八位微處理器來(lái)說(shuō)，由于它是一個(gè)非常復雜的數字邏輯電路，不僅包含大量的組合邏輯電路，而且包含了時(shí)序復雜的時(shí)序邏輯電路。通過(guò)邏輯綜合估計整個(gè)系統超過(guò)一百萬(wàn)門(mén)，因此要用大容量的可編程邏輯器件來(lái)做電路驗證。通過(guò)比較各種可編程邏輯器件的性能和結構特點(diǎn)(見(jiàn)表2)，決定采用器件Xilinx Virtex2 XC2V1000bg575—6來(lái)完成本文的電路驗證。
綜合結果分析主要是利用結構視圖、綜合報告分析綜合結果是否滿(mǎn)足時(shí)序要求，分析綜合的頻率、面積等信息。
3．3 性能分析
本文的器件資源的占用情況如表3。 (由于內部存儲器要占用很多的資源，故此表列出的是縮減內部?jì)却婧笃骷馁Y源占用情況)。
將經(jīng)過(guò)FPGA驗證的MCU核與傳統的微處理器做比較，可以看出，由于所設計的微處理器核是采用硬布線(xiàn)邏輯產(chǎn)生控制信號，所以其工作時(shí)鐘頻率要大大優(yōu)于傳統的微處理器。FPGA驗證的結果是，工作時(shí)鐘頻率大于60MHz，是傳統微控制器工作時(shí)鐘頻率的五倍；在每MHz時(shí)鐘頻率的指令執行效率指標上，所設計微處理器核的性能約為傳統微控制器的12倍。這得益于微控制器內核采用類(lèi)RISC指令結構，及設計指令執行周期的大大減小。
4 結束語(yǔ)
由于整個(gè)微控制器內核都是采用可綜合的VHDL語(yǔ)言描述，這使得該內核具有很好的可移植性、可重復利用性和實(shí)用性。也可以適當地拓寬數據總線(xiàn)的寬度，以減少內存訪(fǎng)問(wèn)的次數，從而提高指令執行效率。此外，還可借助EDA工具，方便地與AD／DA轉換器、LCD顯示驅動(dòng)器、串行通信接口等外圍功能模塊綜合成各種嵌入式控制系統。
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