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《西安电子科技大学》 2002年
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高速八位RISC微控制器内核设计

刘锋  
【摘要】: 目前,微控制器(MCU)的应用广泛,其中又以八位微控制器的应用最为普遍。随着工业控制、仪器仪表、军工电子、信息电器和各种智能化设备中微控制器应用的扩展与深化,以MCS-51为代表的传统八位微控制器显示出一定的局限性,如频率低、处理效率不高、外部配置不灵活等。本文针对系统芯片的嵌入式应用,设计完成了一种高性能的新型八位微控制器内核,在很大程度上弥补了传统八位微控制器的不足,特别适合系统级芯片的嵌入式应用。 本文对传统的MCS-51系列单片微控制器进行了较系统而细致的分析,找出了制约其性能的关键因素。分析发现,在传统八位微控制器设计中,基于累加器的ALU结构及CISC指令体系及系统构架是影响其整体性能的主要原因。针对于此,设计了一种基于增强八位RISC构架的微控制器(MCU)内核。该MCU核采用哈佛结构、16位指令字长和8位数据字长,通过设计单周期指令、在内部设置多个快速寄存器及采用硬布线逻辑代替微程序控制的方法,加快了微处理器的速度,提高了指令的执行效率。 考虑到微控制器内核的可移植性和可复用性,整个微控制器内核采用可综合风格的Verilog HDL语言编写,并且进行了较完整的软件仿真验证和FPGA仿真验证。验证结果表明,该MCU的最高时钟频率和指令执行效率等指标均优于MCS-51的五倍以上。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP332

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘智;基于高层次综合的MCU IP核的设计研究[D];西北工业大学;2003年
2 肖战牛;八位微处理器IP核设计与研究[D];西北工业大学;2005年
3 张志伟;16位航空专用CPU运算及控制部件的设计[D];西安电子科技大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 康宝祥,栾贵兴;高性能微处理器设计技术[J];小型微型计算机系统;1994年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黎兆碧;自动化生产线智能测试控制系统的运行可靠性[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2002年03期
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3 李立新,李建法;8031单片机P1口的拓展[J];安阳师范学院学报;2000年04期
4 李立新,李金波;单片机上电复位特性对系统性能的影响[J];安阳师范学院学报;2002年02期
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7 李代万,李金平,孙亮亮;人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现[J];北方交通大学学报;2002年06期
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9 赵跃进,连铜淑,于晓梅;单片机控制的图像稳定系统[J];兵工学报;1993年02期
10 洪保明,李在庭,何遵文,施聚生;一种仿真系统测试电路设计及应用[J];兵工学报;1993年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 李开生;通用擦窗机器人控制系统体系结构的研究和实现[D];北京工业大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 聂春飞;LR6105Q双燃料柴油机LPG供气系统应用设计[D];江苏大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 谢巍,袁媛,刘明业;VHDL语言中循环语句的综合方法[J];电子学报;2001年08期
4 黄继业,郑立,周伟江;8位RISCMCU Core设计[J];杭州电子工业学院学报;2001年06期
5 尚笠,葛元庆,周润德,朱宁,梁松海;80C51微处理器嵌入式内核的设计研究[J];微电子学;2000年01期
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9 陆重阳,卢东华,文爱军;IP技术在SOC中的地位及应用[J];微电子技术;2002年04期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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2 慈艳柯;MCS-51单片机芯片反向解剖以及正向设计的研究[D];厦门大学;2002年
3 李智;32位RISC嵌入式微处理器设计[D];电子科技大学;2003年
4 张治;8位RISC微控制器超大规模集成电路的分析与设计[D];电子科技大学;2003年
5 王明虎;16位精简指令集微处理器软核的设计研究[D];合肥工业大学;2004年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张俊;基于8位MCU IP核的USB控制器的设计与实现[D];合肥工业大学;2006年
2 邢强;IP软核复用技术研究[D];北京交通大学;2006年
3 梁冰冰;兼容MC68HC08的MCU IP核设计与实现[D];上海交通大学;2007年
4 李建彪;基于FPGA的步进电机正弦波细分驱动器设计[D];黑龙江大学;2012年
【相似文献】
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1 吴庆波;戴华东;吴泉源;;麒麟操作系统层次式内核设计技术[J];国防科技大学学报;2009年02期
2 章宇东;刘德启;马建江;;从PCI-A429芯片谈内核的设计及集成[J];航空电子技术;2006年04期
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10 ;[J];;年期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘毅;基于双核嵌入式处理器的实时操作系统的内核设计[D];电子科技大学;2006年
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>电子科技大学
相关作者
>刘毅
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