基于Verilog的8051微控制器中断系统的设计

摘要

8051微控制器是国内应用较多的8位单片机,建立8051微控制器可综合的Verilog模型有利于嵌入式系统和各种片上系统的实际应用。在微控制器的设计中,控制信号的设计是最复杂的,而在控制信号中,中断系统的设计又是最为复杂的。8051微控制器内部共有5个中断源:外部中断0、定时器/计数器0、外部中断1、定时器/计数器1、串行口中断。8051微控制器内部的2个中断优先级限制了中断控制系统只能满足2个优先级的中断嵌套,而随着8051微控制器功能的扩展原有的中断控制系统已越来越不能满足实际应用。
　　本课题采用Verilog HDL设计的中断控制系统实现了8051微控制器的中断控制,不仅能够完成不同优先级别中断响应控制,同时可以完成同优先级别的中选响应控制,从而实现不同中断响应的无缝衔接,拓展了8051微控制器实际应用。同时优化了中断控制系统的中断响应流程,减少了中断延迟时间,对8051微控制器的实时应用和控制精度提高具有重要意义。系统同时提供了调整修改8051内部5个中断源优先中断级别的功能,方便实际应用中根据实际情况来处理中断。本文详细讨论了中断控制电路、中断响应、中断嵌套,完成了定时器控制模块、外部中断控制模块、串行口中断控制模块的Verilog编码设计。
　　完成原理分析及系统相关模块设计之后,对中断系统相关模块及系统进行了功能仿真。通过使用Mentor公司的ModelSim仿真工具,确保了仿真的准确性。仿真的结果证实了设计思想的正确性,符合本课题原始构想要求。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2选题目的及意义

1.3论文结构安排

2 中断相关概念

2.1中断的定义

2.2中断源与中断矢量

2.3 中断优先级

2.4 中断请求

2.5中断嵌套与响应

2.6 小结

3 8051微控制器及中断控制系统结构及原理

3.1 8051微控制器的结构

3.2 8051微控制器中断控制系统

3.3 8051微控制器中断控制系统采用的协议

3.4 8051微控制器中断控制系统工作原理

3.5小结

4 8051微控制器中断控制系统整体设计

4.1 中断控制模块设计

4.2 中断响应设计

4.3 中断嵌套设计

4.4 小结

5 数字部分Verilog实现及功能仿真

5.1定时器中断控制

5.2 外部中断控制

5.3 串行口中断控制

5.4 功能仿真

5.5小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文