论文部分内容阅读
随着微电子技术的不断发展，集成电路设计已进入SOC时代，SOC设计技术己成为IC产业的主流技术和必然趋势。系统级芯片设计技术能够有效地缩小系统体积，减少芯片之间的互连延时，缩短设计周期，降低系统的功耗，提高系统的性能。因此，基于IP核复用的SOC设计方法已成为现代电子系统设计的主要方法。
本论文简单回顾单片机以及可编程逻辑器件的发展历程，并且阐述单片机与可编程逻辑器件相结合的SOC设计思想。此外，介绍了SOC设计流程中的一些概念和原理，同时也研究了SOC设计的相关思想及IP设计和集成的方法。
依照SOC设计方法及设计流程，本论文完成了8051SOC的设计工作。该设计由1个主控制器和5个外围设备构成，均采用VHDL语言进行设计描述，可读性好，便于扩展，易于升级，利于IP核的移植，它们适于基于IP核复用技术的SOC设计。微处理器(即主控制器)采用OREGANO公司设计的MC8051 IP核，该IP核的指令系统与Intel公司的51系列单片机完全兼容。本文还设计了8051常用外围器件的IP模块，包括12C总线接口模块、LCD显示驱动接口模块、8位的PWM脉冲宽度调制模块、8位的DAC数模转换模块以及8Kbyte的RAM外部数据存储模块。此外，8051的内部RAM和ROM以及外部RAM均在FPGA上实现，从而无需在硬件外部扩展存储模块。
为了实现IP复用的功能，所有IP核的设计均采用WISHBONE总线接口。根据自顶向下的层次化设计方法，首先是完成各个IP核的设计与验证，然后采用WISHBONE共享总线(Share Bus)的连接方式，将各IP集成为一个系统，并建立软件测试平台对该系统进行仿真验证。验证结果表明：设计效果良好。通过8051SOC系统设计，本文系统研究了SOC的设计技术。在系统规划与模块划分、IP设计与验证、IP复用以及系统集成与仿真验证等方面积累了一定的经验，为今后进行基于IP复用的SOC设计和验证提供了宝贵的思路。