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面向便携式设备的8位MCU设计

更新时间：2020-03-25 11:41:43 大小：3M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：mcu 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

近年来随着集成电路产业的高速发展，MCU在各种领域的应用也越来越普及。为了满足不同应用领域对智能化的要求，必须结合IC设计方法、EDA工具和现代工艺技术，寻求一个良好的片上系统解决方案SOC（system on chip）。目前8位MCU仍是中低端市场的大众化产品，小到智能卡片、各类消费类电子产品大到工业控制都有其应用。而相对于16位与32位的高端产品，8位MCU以其不断提升的性能和更低的功耗，还有低廉的成本，保持着稳定的市场占有率。今后的8位MCU会以更加多样化的外围IP来满足用户对电子产品的不同需求。

论文给出了一款面向便携式设备OTP的8位MCU芯片TOKEN的数字电路设计过程，该内核具有兼容MCS-51单片机指令的特性，可以嵌入SOC单芯片。论文分析了MCU的系统架构与底层模块的设计思路与方法，涵盖了顶层模块、取指译码模块、运算单元模块、内存控制模块、中断控制模块、串口通信模块、定时计数模块和内部控制模块。本文设计取指译码模块的目的是为了在执行程序指令时能根据不同的机器码，依次向其它模块输出相应的控制信号，使各个模块相互协作完成指令。本文把运算单元模块分成三个单元进行设计，分别是算术运算单元、逻辑运算单元和寄存器控制单元。算术运算单元能完成加减乘除等运算，逻辑运算单元能完成与或非异或等运算，而运算过程中储存操作数的各种寄存器的读写操作都是由寄存器控制单元完成。本文设计内存控制模块的目的是为了满足不同指令对不同内存空间的访问需要，并产生正确的内存访问地址。文中还研究了中断、串口、定时计数等模块的设计方案。

论文给出了为验证设计而搭建的系统仿真验证环境，关键指令的仿真波形与流程、运算功能的验证情况、中断的响应与跳转的仿真结果、串口通信的图例。最后回顾了项目工作并对经验教训做了归纳整理并为今后的研究方向进行设想与展望。

本文通过对前期的仿真验证与后期的流片测试，得出的测试结果满足设计指标，设计的MCU能按序执行程序指令，正确处理中断嵌套，准确进行定时计数和串口通信，满足了便携式设备的监控与控制需求。但在仿真验证过程中仍存在一些不足，如测试方案的随机性不高，这点可以通过搭建基于验证方法学的仿真平台来进行改进，因此这需要在今后的工作中进一步优化与完善。