8086单芯片计算机显示接口技术的研究

摘要

在单芯片计算机设计思想中，传统PC机主板上的各分立芯片将被最大限度的集成于单颗硅片上。这一革新使得计算机硬件系统在重量、体积和功耗上都得以大幅下降，与此同时，计算机总体性能却得到了极大的改善。其中，基于单芯片计算机体系架构的显示接口模块的设计，对丰富单芯片计算机理论，完善单芯片计算机体系架构，实现单芯片计算机人机交互都有着非常积极的研究意义。本文围绕8086单芯片计算机项目开展研究工作，借鉴IP/SoC的设计方法，在研究8086 CPU以及相关计算机体系架构的基础上搭建了8086单芯片计算机实验平台；并在该平台上结合所研究的显示接口相关技术，设计集成了了基于8086单芯片计算机的显示接口模块，实现了该功能电路在8086单芯片计算机实验平台上的集成与验证。 论文的主要工作和成果如下： 1.基于单芯片计算机理论的研究探索，搭建了基于8086 CPU的单芯片计算机实验平台； 2.基于上述平台，设计集成了显示接口模块内的DMA显示传输通道、SDRAM结构显存及VGA显示端口三大功能单元； 3.基于8086单芯片计算机实验平台完成显示接口模块的RTL级功能仿真； 4.基于8086单芯片计算机实验平台设计相关验证方案，在Altera DE2开发板上实现显示接口的FPGA原型验证。

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致谢

第一章 绪论

1.1单芯片计算机研究背景

1.2单芯片计算机中的CPU

1.3计算机显示技术

1.3.1主要显示接口技术

1.3.2计算机系统中的显卡技术

1.3.3显示技术中的DMA应用

1.4单芯片计算机设计方法学

1.4.1基于IP重用和平台的SoC设计

1.4.2单芯片计算机验证实验平台

1.5课题研究内容

1.6课题研究意义

1.7论文结构

第二章8086单芯片计算机实验平台

2.1 8086单芯片计算机实验平台

2.1.1 8086 CPU子系统

2.1.2 8086单芯片计算机总线架构及扩展

2.2 8086单芯片计算机显示接口模块

2.2.1 SDRAM存储器单元

2.2.2 VGA显示输出端口

2.2.3显示接口设计流程

2.3小结

第三章8086单芯片计算机显示接口的设计

3.1显示接口模块的整体架构

3.2总线时序

3.3 DMA传输

3.4显示信息DMA传输通道的设计

3.4.1 DMA控制器接口描述

3.4.2 DMA控制器功能描述

3.4.3 DMA控制器模块划分及状态设计

3.4.4系统总线与DMAC的匹配

3.5显示传输缓冲FIFO通道

3.6 SDRAM显存单元

3.6.1 SDRAM控制器

3.6.2显存模块的设计集成

3.7 VGA显示端口的设计

3.8小结

第四章8086单芯片计算机显示接口的仿真及验证

4.1仿真验证平台的搭建

4.2自动化验证

4.3单芯片计算机显示接口的RTL级仿真

4.3.1显示接口仿真平台的搭建

4.3.2仿真测试激励输入

4.3.3仿真验证实验方案

4.3.4仿真的执行

4.3.5仿真结果

4.4单芯片计算机显示接口的FPGA原型验证

4.4.1软硬件协同验证

4.4.2 DE2验证平台

4.4.3显示接口验证方案

4.5小结

第五章 总结与展望

5.1论文成果总结

5.2进一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文