第6章__宏模块和LPM函数的应用.ppt

* * * * * * 调用库元件lpm_ram_dq（续） 调用库元件lpm_ram_dq（续） 调用库元件lpm_ram_dq（续） 调用库元件lpm_ram_dq（续） 调用库元件lpm_ram_dq（续） 在图形编辑器中成功地例化了1个元件 : 正确连接形成Computer 为MEM建立初始化文件（.mif） Step1 指定元件参数： 使用命令 File|New|Other Fiels|Memory Initialization File 为MEM建立初始化文件（续） Step2 为初始化文件（.mif）指定基值： 为MEM建立初始化文件（续） Step3 将测试程序的 16 进制代码写入 存储器初始化文件（.mif） 对Computer 进行编译 ? 模拟 （CPU + MEM） ? Computer 指定为项目 编译 ? 模拟 分析波形 分析模拟波形（第1段） 分析模拟波形（第2段） 分析模拟波形（第3段） 分析模拟波形（第4段） 分析模拟波形（第5段） 分析模拟波形（第6段） 调试程序的执行顺序 硬件测试前的准备工作 （见测试细节.wrd） 相对于其他设计方法的比较 共同点： 根据任务书（指令集）确定基本构思 CPU结构图 把指令执行过程细分到节拍（状态） 优点： 数据通路不必十分精细，不必在上面标明每一个控制信号； 控制器设计简单： 不必写出（包括化简）每一个控制信号的布尔表达式； 不必操心控制器发出的控制信号怎样与数据通路精确相连； 可省去制造印制电路板、焊接等工序 调试/排错容易 完成设计后是一个可用的集成电路芯片 易学、易懂，有利于学生对Computer建立起总体概念 小结 本章主要介绍了宏模块和LPM函数的使用。首先介绍了RAM、ROM和FIFO等存储器模块的使用方法；然后介绍了锁相环、乘法器和NCO数控振荡器IP核的使用方法；最后通过正弦信号发生器和乘累加器的设计实例，来具体说明使用宏模块和LPM函数的设计过程。 * * 指令格式 处理器的字长8位；指令字长度有8位和16位2种，其中格式4的指令字长16位。 CPU的指令集 CPU的指令集（续） CPU的指令集（续） 把指令执行过程细分到节拍 细分的要求： 规定当前节拍（状态）下应执行的操作 规定下一个节拍（状态）是什么 这实际上是有限状态机的描述风格 细分结果不唯一： 设计者追求的目标 —— 性能/价格 设计者的风格 细分时必须考虑的因素： CPU框图（数据通路+控制器） 和存储器的时序配合关系 本实例的风格：简单明了，便于初学者。 CPU框图 此框图必须能实现指令集的要求 CPU与内存（lpm_ram_dq）的时序关系 访问内存之前，需要先把地址送到MAR，再送到访问内存的地址线M_address，供内存使用。 写数据： CPU提前把数据送到数据线M_data_out; 令 Write_Read = ?1? ，使写入使能； 写入是时钟后沿起作用； 读数据： 令 Write_Read = ?0? ，使读出使能； MEM将数据输出到M-q，再到M_data_in; 读出是时钟前沿起作用； 每一个状态下的操作和状态转换 * 每一状态下的操作和状态转换（续） 每一状态下的操作和状态转换（续） 每一状态下的操作和状态转换（续） 每一状态下的操作和状态转换（续） 每一状态下的操作和状态转换（续） 选择实现CPU的方法 硬连线逻辑（Hard Wired） 微程序（Micro Program） （ HDL + EDA工具） VHDL QuartusⅡ 以下为VHDL代码 的基本框架 CPU的VHDL代码的基本框架 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL; PACKAGE mypackage IS -- 自定义程序包 -- 以下定义数据类型 SUBTYPE reg3 IS std_logic_vector(2 DOWNTO 0); SUBTYPE reg4 IS std_logic_vector(3 DOWNTO 0); SUBTYPE reg8 IS std_logic_vector(7 DOWNTO 0); SUBTYPE reg9 IS std_logic_vector(8 DOWNTO 0); SUBTYPE reg12 IS std_logic_vector(11 DOWNTO 0); SUBTYP