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基于Wishbone总线的8位MCU的设计和验证
资料介绍
微控制器（Microcontroller Unit，MCU）是许多数字系统的核心部件，其控制复杂，对鲁棒性、面积、运算速度、功能等方面都有较高的要求。设计拥有自主知识产权的高性能MCU一直是集成电路设计领域一个富有挑战性的课题。本文的研究正是对此作一次有意义的尝试。
本文设计的MCU基于Wishbone总线，内核程序总线16位，数据总线8位，指令与Microchip公司的PIC18C系列单片机兼容，共77条指令，绝大多数指令可以在一个机器周期内完成。通过采用哈佛体系结构以及两级流水线结构，提高了指令的执行速度。
本文设计的MCU外设包括GPIO，SPI，I2C，由于ARM处理器的广泛使用，还设计了Wishbone–AHB总线桥接器，使得符合Wishbone规范的主设备和符合AHB规范的从设备之间可以相互传送数据。所有外设作为从设备通过“共享总线”的方式与主设备内核进行互连。
本文对内核各子模块的设计、外设的设计、逻辑综合、静态时序分析以及验证等内容进行了详细的探讨。系统用Verilog HDL进行RTL设计，在设计的不同阶段采用Synopsys公司不同的EDA工具，综合和静态时序分析采用是台积电（TSMC）0.18工艺库。
本文使用Microchip公司的MPLAB作为汇编源程序的编译环境。最终验证结果表明，所设计的MCU完全兼容PIC18C指令集，外设功能基本正确，MCU能按照指定指令执行预定动作，时序和流水线都正确，MCU的基本功能得到实现。由于采用了Wishbone总线，MCU还具有灵活、易于扩展等优点。
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