Σχεδίαση ενός 8-bit μικροεπεξεργαστή (του μP 8085) σε VHDL και υλοποίηση σε FPGAs

Loading...
Thumbnail Image

Date

2012-10-15

Authors

Πρίσκας, Θεόδωρος

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη και η υλοποίηση ενός 8085 προσομοιωτή σε FPGAs με τη χρήση VHDL. H υλοποίηση έγινε με την βοήθεια του περιβάλλοντος εξομοίωσης του Quartus v7.2 της ALTERA, με την χρήση της γλώσσας VHDL [8],[10].Η εργασία αυτή χωρίζεται σε 12 κεφάλαια: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο μικροεπεξεργαστή και στα τεχνικά του γνωρίσματα [1], [2], [4]. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής αναφορά στη γλώσσα VHDL [3], [10]. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η αναπτυξιακή πλατφόρμα DE2 της εταιρίας ALTERA. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι δυνατότητες και τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της αναπτυξιακής κάρτας DE2 της ALTERA καθώς και τεχνική απεικόνισης video με τη χρήση FPGA [3], [9], [14]. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύεται η λειτουργία του πρώτου μεγάλου τμήματος του μικροεπεξεργαστή, της ALU. Παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλοποίησης του κυκλώματος, η λειτουργία κάθε επιμέρους τμήματος καθώς και ο αναλυτικός κώδικας εξομοίωσης του. Η πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος γίνεται με την βοήθεια του waveform editor του προγράμματος [5], [6], [12], [13]. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η λειτουργία του register file. Πρόκειται για το τμήμα των καταχωρητών, το οποίο είναι υπεύθυνο για την μεταφορά δεδομένων και την λειτουργία των διαύλων διευθύνσεων. Παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλοποίησης του κυκλώματος, η λειτουργία κάθε επιμέρους τμήματος καθώς και ο αναλυτικός κώδικας εξομοίωσης του. Η πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος γίνεται με την βοήθεια του waveform editor του προγράμματος [5], [7], [11], [13], [14]. Στο έκτο κεφάλαιο αναλύεται η λειτουργία του τμήματος ελέγχου διακοπών. Πρόκειται για το τμήμα το οποίο εξυπηρετεί οποιαδήποτε αίτηση για διακοπή και το οποίο έχει οριστεί να είναι υπεύθυνο και για την σειριακή επικοινωνία. Παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλοποίησης του κυκλώματος, η λειτουργία κάθε επιμέρους τμήματος καθώς και ο αναλυτικός κώδικας εξομοίωσης του. Η πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος γίνεται με την βοήθεια του waveform editor του προγράμματος [1], [12], [13]. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται μια πρώτη απόπειρα σύνδεσης των τριών πρώτων μεγάλων τμημάτων του μικροεπεξεργαστή [12], [13]. Στο όγδοο κεφάλαιο αναλύεται η λειτουργία της control unit ως μονάδα ελέγχου και διαχείρισης των σημάτων ελέγχου του όλου κυκλώματος του μικροεπεξεργαστή. Παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλοποίησης του κυκλώματος, η λειτουργία κάθε επιμέρους τμήματος καθώς και ο αναλυτικός κώδικας εξομοίωσης του. Η πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος γίνεται με την βοήθεια του waveform editor του προγράμματος [5], [7], [12], [13]. Στο ένατο κεφάλαιο παρουσιάζεται το κύκλωμα του μικροεπεξεργαστή μέσα από την σύνδεση των επιμέρους τμημάτων του. Παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική υλοποίησης του και ο αναλυτικός κώδικας εξομοίωσης του. Η πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος γίνεται με την βοήθεια του waveform editor του προγράμματος [7], [12], [13]. Στο δέκατο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο μικροπρογραμματισμός της microprogram ROM της control unit. Αναλύεται διεξοδικά η λειτουργία των σημάτων ελέγχου των τμημάτων του μικροεπεξεργαστή για την εκτέλεση κάθε μιας εντολής του 8085 [7], [12], [13]. Στο ενδέκατο κεφάλαιο γίνεται εξομοίωση ορισμένων προγραμμάτων για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας των εντολών και των σημάτων ελέγχου και εξόδου του μικροεπεξεργαστή 8085 [1], [12], [13]. Στο δωδέκατο κεφάλαιο παρουσιάζεται η υλοποίηση του μικροεπεξεργαστή στην αναπτυξιακή πλατφόρμα DE2 της εταιρείας ALTERA [3], [14]. Τελειώνοντας θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της προσπάθειας αυτής Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Ευάγγελο Ζυγούρη, η καθοδήγηση του οποίου υπήρξε καθοριστική.

Description

Keywords

Προσομοιωτής 8085, Μικροεπεξεργαστές

Citation