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基于PIC16F676 CPU的设计与实现

潘海祥  
【摘要】: PIC16F676是基于RISC结构的MCU,RISC即精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer)的缩写。RISC与一般的CPU相比不仅简化了指令系统,而且通过简化指令系统使计算机的结构更加简单合理,从而提高了运算速度。 本课题的研究目的是采用ASIC经典流程来设计与PIC中档微控制器(Micro Control Unit)PIC16F676兼容的微控制器。利用PIC16F676的指令系统,做到与PIC16F676完全兼容。 本文对PIC16F676微控制器体统结构和指令集做了详细的分析,在此基础上对课题中的CPU进行了顶层的功能和结构的定义与划分,给出了顶层及各个子模块的具体设计及最终的功能仿真结果。在设计过程中将面积优化和降低功耗作为优先考虑的问题,尽可能减少实际使用器件的数量和降低设计控制的复杂程度,着重对ALU模块的设计进行了研究和优化,在不影响电路功能的前提下节省了系统资源。对于综合后的门级网表进行了门级仿真。 本课题运用先进的EDA设计工具和算法对设计进行综合优化(Synthesis),功能验证(Function verification)和验证,使用了SMIC0.35um的工艺库综合,RLT描述语言使用当前流行的Verilog HDL语言。最终的仿真结果表明我们的CPU达到了预期的目标:与PIC16F676微控制器完全兼容。


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