兼容PIC16F62X指令集的8位MCU IP核的研究与设计

摘要

本文主要描述了一个8位的微控制器IP核的研究与设计，该IP核与PIC16F62X的指令集相兼容。由于采用精简指令集，指令只有35条，且指令格式简单、字长固定，因此简化了译码电路的结构，降低了设计的功耗，并且降低了实现的难度。另外，该MCU IP核采用了数据总线和指令总线相互分离的哈佛结构，并且将指令的执行过程分为取指令和执行指令两级流水线，使得大部分指令可以在一个指令周期内完成，从而提高了指令的执行速度。
　　 本文对该MCU IP核的系统结构、指令集以及指令执行时序进行深入的分析，并且给出了该IP核的具体设计。该IP采用自顶向下的设计策略，首先对MCU进行系统级规划和子模块的划分；然后利用硬件描述语言Verilog HDL对各个模块进行描述，并用各个子模块组装成整个MCU IP核；最后对所设计的MCU IP核在Modelsim工具下进行了动态模拟仿真，并且利用FPGA对IP进行了原型验证，验证结果表明：所设计的MCU IP核能够正确的执行所有的指令，并且正常模式和SLEEP模式下都能正确执行中断功能，完全与PIC16F62X指令集兼容。