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基于VHDL的单片机总线接口芯片设计

  • 商品编号:fpga058
  • 货  号:fpga058
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app hook

摘 要

当今随着科技的不断发展,单片机与人们的生活已密不可分。在工厂自动化、照明控制以及手机、火灾控制系统、烟雾报警器等领域应用都有单片机在其中发挥着重要作用。单片机(Microcontrollers)是一种采用超大规模集成电路技术把中央处理器CPU、片上存储器RAM、片上存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而功能完善的微型计算机系统。从上世纪80年代开始由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

本文设计是基于FPGA设计的单片机与外围电路通信的总线接口电路,该总线接口是Intel公司8255芯片,是一种通用可编程并行I/O接口芯片。它有3个并行端口,分别称为PAPBPC口,其中PC口又分为高4位口和低4位口两部份。它们都可以通过软件编程来设置各I/O口的工作方式。

本文首先介绍该课题的研究背景,分析了研究的意义和目的,并介绍了目前较常用的单片机的构成和8255芯片的功能,然后分析了基于VHDL的单片机总线接口芯片8255的设计方案,按照模块划分对每个模块的功能进行描述并论述了每个模块的设计方法和思路,最后对基于VHDL设计的8255芯片进行了功能仿真,并在Altera公司的Quartus II软件下进行综合和实现,功能仿真结果表明实现了所有8255芯片的功能。

关键词:VHDL,单片机接口,8255目    录
摘 要 2
一  绪论 6
1.1 课题背景 6
1.1.1  单片机的构成 6
1.1.2  国内外研究现状 6
1.2研究意义 8
1.3本文组织架构 9
1.4 本章小结 9
二  8255芯片与VHDL语言介绍 10
2.1 8255芯片功能介绍 10
2.1.1  内部结构 10
2.1.2  工作模式 12
2.2 VHDL语言介绍 13
2.2.1 VHDL的基本语法 13
2.2.2 VHDL语言的结构 14
2.3 本章小结 16
三 单片机总线接口8255设计 17
3.1 8255接口芯片的设计方案 17
3.2 顶层模块 17
3.3 读写控制逻辑模块 18
3.4 A组控制寄存器模块 20
3.5 B组控制寄存器模块 21
3.6 端口和总线数据缓冲模块 21
3.7 本章小结 22
四  单片机接口8255的功能仿真 23
4.1 开发环境介绍 23
4.1.1 Quartus II 23
4.1.2 Modelsim仿真软件 24
4.2 8255的功能仿真 25
4.3 8255在Quartus II中的设计流程 29
4.4 本章小结 31
五  本文总结 32
致  谢 33
参考文献 34
附录A 详细代码 35


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