| 【中文题名】 | MCS-51单片机芯片反向解剖以及正向设计的研究 |
| 【英文题名】 | Study on MCS-51 MicroController's Reverse Anatomization and Top-Down Design |
| 【学科专业】 | 凝聚态物理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2003-3-25 |
| 【中关键词】 | MCS-51单片机,电子设计自动化,硬件描述语言,知识产权,, |
| 【英关键词】 | MCS-51 Microcontroller,EDA,HDL,IP, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>微型计算机>各种微型计算机>微处理机 |
| 【论文摘要】 |
在过去的几十年中，电子工业飞速发展。集成电路制造工艺已经通过了深亚微米极限，使得IC设计者可以在单个芯片上集成上千万个晶体管，集成电路进入了片上系统(SOC)王国。IP核的设计也就越来越受到理论界和工业界的关注，而MCS—51单片机芯片应用非常广泛，同时掌握MCU设计技术也非常重要。因此，本论文对MCS—51单片机芯片进行了反向解剖和正向设计的研究。
本论文的目的是设计MCS—51单片机芯片，主要工作和取得的成果如下：
①对MCS—51单片机进行分析研究，包括MCS—51单片机工作原理、指令系统、时序分析、特征提取等。并在此基础上完成反向解剖和正向设计MCS—51芯片。
②对MCS—5l单片机进行反向解剖，根据解剖芯片的照片提取电路图，并利用L-Edit完成版图设计。版图设计过程中要进行设计规则检查、电气规则检查等。完成逻辑图划分、整理功能块以及版图与逻辑图一致性验证后，进行硬核仿真，以便于确保芯片功能完全正确。
③对MCS—51单片机进行正向设计，包括系统划分、编写代码、RTL级仿真与综合、门级仿真等。在设计的不同阶段分别使用了Cadence、... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
7-13 |
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1 引言 |
7-8 |
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2 集成电路的发展趋势与现状 |
8-9 |
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3 集成电路的设计方法 |
9-11 |
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4 我们的工作 |
11-13 |
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第二章 MCS-51单片机的原理 |
13-27 |
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1 MCS-51单片机芯片的概述 |
13-14 |
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2 MCS-51单片机的内部结构与工作原理 |
14-16 |
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3 MCS-51单片机的时序功能分析 |
16-18 |
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4 MCS-51单片机的指令系统 |
18-24 |
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2．4．1 MCS-51单片机的指令集 |
18-23 |
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2．4．2 MCS-51单片机的寻址方式 |
23-24 |
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5 MCS-51单片机指令集的分类检索与特征提取 |
24-27 |
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第三章 MCS-51单片机的反向解剖 |
27-58 |
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1 反向解剖概述 |
27-28 |
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2 MCS-51的基本器件模型 |
28-35 |
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3．2．1 CMOS集成电路的特点 |
28 |
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3．2．2 门电路 |
28-31 |
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3．2．3 锁存器、D触发器 |
31-32 |
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3．2．4 数据选择器 |
32-33 |
|
3．2．5 RAM单元 |
33-34 |
|
3．2．6 异或电路 |
34-35 |
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3 MCS-51子电路的逻辑功能分析 |
35-42 |
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3．3．1 时钟电路 |
35-38 |
|
3．3．2 算术运算单元ALU |
38-40 |
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3．3．3 定时器／计数器 |
40-42 |
|
4 MCS-51单片机的总体电路 |
42 |
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5 MCS-51单片机的版图设计与LVS验证 |
42-50 |
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3．5．1 版图的设计方法 |
42-43 |
|
3．5．2 版图的设计规则 |
43-48 |
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3．5．3 MCS-51的总体版图 |
48-49 |
|
3．5．4 逻辑图与版图的一致性验证 |
49-50 |
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6 MCS-51硬核的仿真 |
50-58 |
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第四章 MCS-51单片机的正向设计 |
58-76 |
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1 正向设计概述 |
58-60 |
|
2 MCS-51单片机各功能模块的正向设计 |
60-67 |
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4．2．1 端口模块的设计 |
60-62 |
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4．2．2 译码电路模块的设计 |
62-64 |
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4．2．3 包集合模块的设计 |
64-65 |
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4．2．4 程序计数器PC模块的设计 |
65 |
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4．2．5 算术运算单元ALU模块的设计 |
65-66 |
|
4．2．6 时钟模块的设计 |
66-67 |
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3 MCS-51单片机总体框图与总体功能的正向设计 |
67-68 |
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4 MCS-51单片机软核的仿真 |
68-76 |
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4．1 RTL级的仿真流程 |
68-69 |
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4．2 RTL级的仿真测试程序 |
69-70 |
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4．3 RTL级的仿真结果 |
70-72 |
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4．4 RTL级程序综合、后仿真 |
72-76 |
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第五章 总结与展望 |
76-77 |
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致谢 |
77-78 |
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参考文献 |
78-81 |
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附录 |
81-86 |
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附录A MCS-51单片机芯片总体版图 |
81-82 |
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附录B 累加器ACC的部分源代码 |
82-84 |
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附录C 仿真测试程序之一 |
84-86 |
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附录D 硬核仿真的部分程序源代码 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.362768 |
