集成电路的设计进入片上系统(SOC)的设计,但随着片上系统的规模越来越大,进入深亚微米以后,问题已不在是单个芯片是否有能力容纳系统设计,而是设计如何跟上芯片设计复杂性的增长步伐,以及如何满足激烈的市场竞争对产品上市时间越来越苛刻的要求,在片上系统设计变得异常复杂的今天,基于芯核的设计已成为EDA发展的必然趋势。开发具有自主知识产权的IP核(Intellectual Property)则更具有广泛的应用前景。它具有很高的通用性和灵活性,可以通过软件编程完成不同特定的功能,可以任意使用在各种嵌入式微控制系统中。嵌入式IP核的应用,由于重用设计思想和设计知识,极大地降低了设计成本,缩短了设计周期,成为当今片上系统的重要设计手段。MicroChip公司的PIC系列MCU目前应用比较广泛、功能比较强大,建立PIC MCU可综合IP核对于各种嵌入式系统和片上系统(SOC)的应用具有重要意义,加快了电子系统的设计周期。本文的研究课题《八位RISC微控制器IP核的设计》正是对此进行的一次有益的尝试与实践。 本文深入分析了PIC16C5×系列单片机系统结构、指令系统和系统时序,把握了微控制器的设计思想,并且在此基础上对精简指令集MCU IP核进行顶层功能和结构的定义与划分,采用自顶向下的数字系统设计方法,建立了一个可行有效的RISC MCU IP核模型,设计包含大部分PIC系列单片机大部分指令,采用二级流水线结构,提高了指令的执行效率。 采用IP核重用技术和当前流行的Verilog硬件描述语言设计,使用高层综合的方法,对各个模块进行设计描述,利用多种EDA工具对整个系统进行了仿真,综合和验证,验证结果表明:所设计的MCU IP核能够准确无误的执行所有指令,并且达到了PIC16C5×系列MCU的性能要求。