【正文】 附錄參考文獻(xiàn)[1] 李華等：《MCS－51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)》，北京航空大學(xué)出版社，1993年8月。總之，這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益非淺。再下面將是具體的執(zhí)行過(guò)程（從略）。 Bustotmp1=sBustotmp1(2)。 RC_CtrlSig(1)=sRC_CtrlSig1(21)。 sFuncode0=010000000000000000000000。 KeepAdd=001。 PC_AR=39。 PC_AR=39。sRC_CtrlSig0～sRC_CtrlSig2為專門控制信號(hào)，均為24位長(zhǎng)。 signal sAlutobus: std_logic_vector(23 downto 0)。 signal sPush: std_logic_vector(23 downto 0)。 signal sDataBus5 : std_logic_vector(23 downto 0)。 signal sRC_CtrlSig0 : std_Logic_Vector(23 downto 0)。 FetchBank : out std_Logic。 DPTR DPTR_CtrlSig : out std_Logic_Vector(1 downto 0)。 addSP : out std_Logic。 RC_CtrlSig : out std_Logic_Vector(2 downto 0)。 譯碼/控制模塊框架結(jié)構(gòu) 在譯碼/控制模塊的VHDL程序中，分為庫(kù)Libraty、實(shí)體Entity和結(jié)構(gòu)體Architecture三大部分。BtoTMP1：提供給ALU的信號(hào)，使B寄存器數(shù)據(jù)送入TMP1；addSP：提供給RAM控制器的信號(hào)，SP＋1信號(hào)；RC_CtrlSig：ROM控制器控制的控制信號(hào)； 譯碼/控制模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程譯碼/控制模塊的信號(hào)可以分為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)兩部分。我們通過(guò)前面對(duì)指令的分解，盡量找出這些指令的公共部分，在編程時(shí)反復(fù)利用可以重復(fù)使用的資源。 譯碼/控制模塊設(shè)計(jì)思想譯碼/ 控制模塊是芯片的核心部分。主要實(shí)現(xiàn)的功能是進(jìn)行算數(shù)操作、邏輯運(yùn)算、布爾變量操作以及在跳轉(zhuǎn)指令中進(jìn)行數(shù)值比較和pc值相加操作。綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用集中譯碼和總線結(jié)構(gòu)的方式來(lái)構(gòu)建51單片機(jī)內(nèi)核。第二步則根據(jù)8051單片機(jī)所具備的功能以及其內(nèi)部實(shí)際模塊的劃分為寄存器級(jí)單元，同時(shí)確定芯片的體系。確定系統(tǒng)狀態(tài)以后，可以著手編寫芯片的行為級(jí)描述及進(jìn)行模塊的劃分。第5個(gè)狀態(tài)進(jìn)行指令執(zhí)行的第1步驟。在MCS－51指令系統(tǒng)中，指令長(zhǎng)度為1～3字節(jié)，除MUL（乘法）和DIV（除法）指令外，單字節(jié)和雙字節(jié)指令都可能是單周期和雙周期的，3字節(jié)指令都是雙周期的，乘法指令為4周期指令。① 振蕩周期：指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期。 。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接受高8位地址。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。四個(gè)8位并行I/O口P0P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。并利用Altera公司的FPGA芯片進(jìn)行硬件驗(yàn)證和進(jìn)行各種兼容性測(cè)試。在1999年8月20日《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加速技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》中指出：“突出高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新，培養(yǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。同時(shí)它提供了強(qiáng)大的時(shí)序仿真功能，并支持外掛軟件進(jìn)行邏輯綜合、布局布線等。豐富的設(shè)計(jì)庫(kù) MAX+PLUS II提供豐富的庫(kù)單元供設(shè)計(jì)者調(diào)用，其中包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯宏單元（MacroFunction），以及新型的參數(shù)化的巨單元（MagaFunction）。常用的有Altera公司的Max+Plus II，Quartus II，Aldec公司Active HDL，Xilinx公司的Foundation Series，Cadence公司的SPW等等。該系列單片機(jī)誕生于單片機(jī)發(fā)展的第三階段，是在MCS－48的基礎(chǔ)上推出的增強(qiáng)型產(chǎn)品。第三階段（1978～1983年）：高性能單片機(jī)階段。單片機(jī)技術(shù)也由最初的8位發(fā)展到 16位和 32位（CPU信息處理能力甚至超過(guò)了 PC 80286），功能也由單一型發(fā)展到了豐富實(shí)用型。167。VHDL有良好的可移植性。它最初的設(shè)計(jì)思想是定義一種語(yǔ)言用來(lái)交換硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了計(jì)算機(jī)工業(yè)界、EDA工業(yè)界和集成電路生產(chǎn)廠商的支持，包容了現(xiàn)代硬件描述語(yǔ)言應(yīng)具備的全部特征。它是一種能夠以形式話方式描述電路結(jié)構(gòu)和行為并用于模擬和綜合的高級(jí)描述方式，具有類似于高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的抽象能力。從頂向下（topdown）設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)者根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)容，把系統(tǒng)劃分為單元，然后再把每個(gè)單元?jiǎng)澐譃橄乱粚哟蔚膯卧钡皆O(shè)計(jì)的最底層為止。）的目標(biāo)是將前面得到的硬件描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為與具體硬件相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)表文件。以DRAM為中心來(lái)擴(kuò)大設(shè)備投資的競(jìng)爭(zhēng)方式已成為過(guò)去。第二次變革：Foundry公司與IC設(shè)計(jì)公司的崛起。回顧集成電路的發(fā)展歷程，我們可以看到，自發(fā)明集成電路至今40多年以來(lái)，從電路集成到系統(tǒng)集成這句話是對(duì)IC產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路（SSI）到今天特大規(guī)模集成電路（ULSI）發(fā)展過(guò)程的最好總結(jié)，即整個(gè)集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)（Systemonboard）到片上系統(tǒng)（Systemonachip）的過(guò)程。 階段成果和心得 33167。 MCS51單片機(jī)簡(jiǎn)介 10 單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展 10 Intel MCS－51單片機(jī) 11167。 開(kāi)發(fā)工具的選擇 11 VHDL開(kāi)發(fā)工具 11 Altera公司的Max＋Plus II 12 Altera公司的Quartus II 12 Aldec公司的Active HDL 12 其他輔助工具 13167。 不足與展望 33 存在的不足 33 改進(jìn)意見(jiàn) 34附錄 35參考文獻(xiàn) 35摘要MCS51是Intel公司生產(chǎn)的其中一個(gè)單片機(jī)系列的名稱。在這歷史過(guò)程中，世界IC產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。80年代，集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器（MPU）、微控制器（MCU）及專用IC（ASIC）。如1990年，美國(guó)以Intel為代表，為抗?fàn)幦毡拒S居世界半導(dǎo)體榜首之威脅，主動(dòng)放棄DRAM市場(chǎng)，大搞CPU，對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)作了重大結(jié)構(gòu)調(diào)整，又重新奪回了世界半導(dǎo)體霸主地位。4．邏輯設(shè)計(jì)與邏輯圖輸入將網(wǎng)表文件與廠家工藝庫(kù)相對(duì)應(yīng)，將網(wǎng)表文件轉(zhuǎn)換成真正的硬件連接關(guān)系。HDL的語(yǔ)法和語(yǔ)義定義都是為描述硬件的行為服務(wù)的，它可以自然的描述硬件中并行的、非的規(guī)的特性以及時(shí)間關(guān)系。1987年12月，IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）正式接受VHDL作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（VHDL’87）；1993年，又對(duì)VHDL作了若干修改，增加了一些功能（VHDL’93）。作為一種已被IEEE承認(rèn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，VHDL事實(shí)上已成為通用的硬件描述語(yǔ)言，可以在不同的設(shè)計(jì)環(huán)境和系統(tǒng)平臺(tái)中使用。 MCS51單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)已滲透到了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、教育、醫(yī)療、軍事．娛樂(lè)等每一個(gè)領(lǐng)域以及生活中的每一個(gè)角落，其應(yīng)用的廣度和深度已經(jīng)到了令人無(wú)不為之咋舌驚嘆的地步！當(dāng)今，工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)新產(chǎn)品的時(shí)候，首先考慮的是如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為最重要的工具。單片機(jī)的發(fā)展大概經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段（1971～1974年）：1971年11月，美國(guó)Intel公司首先設(shè)計(jì)出4位微處理器Intel 4004，并且配有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺(tái)MCS－4微型計(jì)算機(jī)。在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。屬于這一個(gè)系列的單片機(jī)芯片有許多，包括8031，8051，8751等等。這些工具各有特點(diǎn)，各有優(yōu)勢(shì)。調(diào)用庫(kù)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以大大減輕設(shè)計(jì)工作量，設(shè)計(jì)周期成倍縮短。是進(jìn)行前端開(kāi)發(fā)的最好的工具之一。在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通信、計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面――加強(qiáng)高技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)有事的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于8051單片機(jī)內(nèi)部采用模塊結(jié)構(gòu)，因此本次設(shè)計(jì)任務(wù)也按照各個(gè)不同模塊來(lái)進(jìn)行劃分。兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)都可以設(shè)成對(duì)外計(jì)數(shù)和內(nèi)定時(shí)方式。XTAL2（18腳）接外部晶體的另一端。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。④P3口（10腳～17腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，在MCS51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。167。② 時(shí)鐘周期：又稱狀態(tài)周期或S周期。 指令分解通過(guò)對(duì)單片機(jī)指令的具體分解，我們可以詳盡的了解單片機(jī)的整個(gè)運(yùn)作過(guò)程，了解各個(gè)寄存器在指令執(zhí)行過(guò)程中所起的作用，以及數(shù)據(jù)在各個(gè)時(shí)間上的流向等。第6個(gè)狀態(tài)協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)。這里遵循的方法是從頂向下（topdown）的方法。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的8051內(nèi)核從功能上主要?jiǎng)澐譃镽OM模塊（ROM_Controler）、譯碼器模塊（Decoder）、RAM模塊（RAM_Controler）、計(jì)數(shù)器模塊（Timer）、中斷控制模塊（Interrupt）、通用異步接收/發(fā)送控制器模塊（UART）、算術(shù)運(yùn)算單元控制模塊（ALU_Controler）等組成。： 各模塊的簡(jiǎn)單說(shuō)明RAM模塊：模塊中包括128字節(jié)的RAM和堆棧指針SP。中斷控制模塊：模塊中包括寄存器IE，IP。它產(chǎn)生單片機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的各種內(nèi)部信號(hào)和微操作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們遇到了一個(gè)“多驅(qū)動(dòng)源”的問(wèn)題。其中輸入信號(hào)如下：MOVXf：指令為MOVX時(shí)有效；RD：提供給RAM控制器的信號(hào)，對(duì)RAM單元進(jìn)行讀操作；BUStoTMP1：提供給ALU的信號(hào)，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)讀入TMP1；在實(shí)體entity中是對(duì)各個(gè)端口的定義：entity DecoderAndController is port( RST : in std_logic。 MOVXf : out std_Logic。 RD : out std_Logic。 ALU AtoTMP2 : out std_Logic。 Funcode : out std_Logic_Vector(3 downto 0) )。 signal sRC_CtrlSig1 : std_Logic_Vector(23 downto 0)。 signal sDataBus6 : std_logic_vector(23 downto 0)。 sig