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目前,集成电路设计已经进入SOC(System On Chip)时代,基于IP(IntellectualProperty)核的设计方法是目前SOC设计方案中的主流方案。本文面向TPMS(Tire Pressure Monitor System)应用,基于SDCC开源编译环境,设计出了稳定可靠、低成本、低功耗的8位RISC MCU IP核。 本文针对TPMS应用要求,对8位RISC MCU的架构方案选取过程进行了详细介绍。采用精简指令集设计和哈佛结构,提高MCU运行速度和程序数据空间访问效率;两级流水线设计,提高MCU指令执行效率;优化的指令执行过程,使90%以上的指令实现单周期执行;传输门结构实现的算术逻辑单元在算法上采用硬件电路复用,节约硬件资源的同时提高算术逻辑单元的运行速度;结构精简的内部中断控制单元,高效地控制MCU中断处理进程。以8位RISC Core为中心,本文设计了相应的外围功能单元,以满足TPMS应用需求。电源时钟管理单元将传统的MCU电源管理单元和片上时钟发生单元集成实现,包含上电复位,片上RC Oscillator,片上Relaxation Oscillator,复位发生电路,模式控制电路和时钟发生电路;优化的睡眠唤醒逻辑为TPMS应用提供专用唤醒通道和用户自定义通道;外围中断处理单元配合MCU内部中断处理单元实现外围中断控制;端口控制单元实现I/O端口与其他功能通路复用,节约硬件资源;外挂ROM通路保证MCU的可测性。整个设计过程中将系统硬件与TPMS应用绑定,采用软硬件协同设计的方法将设计与TPMS模拟前端(Temperature Sensor和ADC)进行系统集成。数字设计验证环境和数模混合设计验证环境的搭建,简化了整个系统复杂的验证步骤,极大的缩短了系统设计与验证的周期;基于Cadence和Synopsys EDA工具,本文实现了整个芯片模拟电路和数字系统的后端设计,全部设计使用ASMC0.35umBCDEE Process实现。