基于VLSI平臺的MIPS處理器仿真與設計

摘 要： 傳統ISA處理器由于其內部有限的邏輯資源和外部固定的引腳封裝，大大地限制了它的應用范圍。使用硬件描述語言，自底向上設計處理核心MIPS，并且與幾類通用外設互連組成系統，使用Virtex?Ⅱ Pro系列FPGA進行板級驗證。板級驗證結果表明實現了既定目標，與標準MCU兼容，系統運行穩定。這樣可以依據自己的需求，定制系統以達到傳統MCU所無法完成的要求。

關鍵詞： Virtex?Ⅱ Pro； VLSI； FPGA； MIPS

中圖分類號： TN710?34； TP368.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）09?0112?04

0 引 言

隨著社會的發展，工業控制及人們日常生活越來越追求精密控制，為了滿足這種需求，微控制器得到了快速的發展。隨著VLSI發展，MCU將原本分散的CPU，RAM，ROM，I/O等集中于一塊單晶芯片內，形成一種芯片級計算系統。MCU主要用于控制目的，MCU構成的系統有實時、快速的外部響應，能迅速采集到大量的數據，做出邏輯判斷與推理后實現對被控制對象的參數調整與控制[1]。

但是隨著時代的推進，對控制的要求逐步增大，所需滿足功能的逐漸增多，傳統MCU也越來越顯得捉襟見肘。尤其是面對現代SoC的挑戰。為此，使用ASIC器件在片內實現與傳統MCU相兼容的核心，選用合適的片內總線來連接外設，構成一個兼容傳統MCU平臺，這種方法必會延續傳統MCU的生命力，使其獲得更大的發展。

1 Virtex?Ⅱ Pro

Virtex?Ⅱ Pro[2]系列在Virtex?Ⅱ的基礎上，增強了嵌入式處理能力，內嵌PowerPC405內核，還包括了先進的主動互聯技術，以解決高性能系統所面臨的挑戰。此外還增加了高速串行收發器，提供了千兆以太網的解決方案。主要特征如下[3?4]：

（1）核電壓為1.5 V，工作時鐘可以達到420 MHz；……