| 【中文题名】 | 基于8位MCU IP核的USB控制器的设计与实现 |
| 【英文题名】 | Design and Implementation of USB Controller Based on 8-bit MCU IP Core |
| 【学科专业】 | 电路与系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-7-13 |
| 【中关键词】 | SoC,IP,CISC,MCU,USB,USB控制器 |
| 【英关键词】 | System-on-Chip,Universal Serial Bus,CISC MCU,USB controller,FPGA verification, |
| 【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>电子数字计算机（不连续作用电子计算机）>运算器和控制器(CPU)> |
| 【论文摘要】 | 集成电路进入SoC设计阶段以后,基于IP(知识产权)核的SoC设计方法已经成为目前SoC设计方法中主流的设计方法之一。我国集成电路设计起步较晚,设计水平、设计能力与国外有一定差距,设计并开发具有自主知识产权的IP核,对我国的IC产业具有重要的意义。
作为一种嵌入式微控制器,MCU在通信、交通、医疗、消费电子、仪器仪表等领域得到了广泛的应用,渗透到人类生活和国民经济的各个方面,推动着国民经济的迅速发展。在这些嵌入式应用系统中,基于51指令系统的8位CISC MCU由于其低成本、高效能而始终占据着相当重要的位置。因此,研究并提高基于51指令系统的8位CISC MCU的性能和效能仍具有较高的理论和现实意义。基于这点,本论文研究并设计了一款与标准8051兼容的8位CISC MCU IP核。在ALU的设计部分,对常用的加法、除法电路作了改进,引入了新的算法一超前进位扩展算法和双比特算法,提高了执行效率。在控制器的设计部分,采用了查找表结构,它没有硬布线控制器逻辑结构那么复杂,速度要比微程序控制器速度快。
目前,基于USB总线的电子产品种类在不断增加,USB接口芯片的需求越来越大。论文基于所开发的... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
14-22 |
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1.1 SoC设计、验证与IP核重用 |
14-17 |
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1.1.1 SoC设计 |
15 |
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1.1.2 IP核设计及重用 |
15-16 |
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1.1.3 SoC验证 |
16-17 |
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1.2 微控制器(MCU) |
17-18 |
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1.3 USB总线和USB设备控制器 |
18-20 |
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1.3.1 USB总线 |
18 |
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1.3.2 USB系统架构 |
18-19 |
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1.3.3 USB设备控制器 |
19-20 |
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1.4 课题意义和论文的主要工作 |
20-21 |
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1.5 论文结构及内容安排 |
21-22 |
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第二章 8位微控制器IP核的设计 |
22-41 |
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2.1 概述 |
22-24 |
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2.1.1 AD8051指令系统 |
22-23 |
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2.1.2 存储器组织 |
23 |
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2.1.3 AD8051体系结构 |
23-24 |
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2.2 AD8051芯核的设计 |
24-38 |
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2.2.1 AD8051芯核的系统架构 |
24-25 |
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2.2.2 控制器模块的设计 |
25-29 |
|
2.2.3 ALU模块的设计 |
29-38 |
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2.3 AD8051其他功能模块的设计 |
38-41 |
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2.3.1 定时器与计数器的设计 |
38 |
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2.3.2 串行接口设计 |
38-39 |
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2.3.3 中断系统的设计 |
39-41 |
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第三章 8位MCU IP核的仿真与验证 |
41-60 |
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3.1 概述 |
41-42 |
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3.2 构建验证平台 |
42-47 |
|
3.2.1 可重用验证单元 |
43-44 |
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3.2.2 自动化验证 |
44-46 |
|
3.2.3 测试向量集 |
46-47 |
|
3.3 AD8051的仿真与验证 |
47-60 |
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3.3.1 AD8051验证平台的搭建 |
47-50 |
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3.3.2 RTL级仿真 |
50 |
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3.3.3 测试计划与RTL级仿真结果分析 |
50-54 |
|
3.3.4 FPGA验证 |
54-60 |
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第四章 USB设备控制器的设计与实现 |
60-80 |
|
4.1 USB总线协议 |
60-64 |
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4.1.1 封包组成 |
61-62 |
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4.1.2 USB的传输类型 |
62-63 |
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4.1.3 USB数据交换格式 |
63-64 |
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4.2 USB设备控制器IP核设计 |
64-73 |
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4.2.1 USB接口IP核的组成 |
64-71 |
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4.2.2 MCU IP核与USB接口IP核的集成 |
71-73 |
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4.3 USB设备控制器的仿真与验证 |
73-80 |
|
4.3.1 建立顶层模块 |
73 |
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4.3.2 USB设备控制器验证平台的搭建 |
73-74 |
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4.3.3 测试计划 |
74-75 |
|
4.3.4 验证结果分析 |
75-80 |
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第五章 总结与展望 |
80-82 |
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5.1 总结 |
80 |
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5.2 展望 |
80-82 |
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附录1 设备列举步骤一执行范例 |
82-83 |
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附录2 设备列举步骤二执行范例 |
83-84 |
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附录3 设备列举步骤三执行范例 |
84-85 |
|
附录4 设备列举步骤四执行范例 |
85-87 |
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参考文献 |
87-89 |
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攻读硕士学位期间发表的论文 |
89 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.363662 |
