第十章_MC8051软核在FPGA上的使用.pdf

MC8051软核在FPGA上的使用知识点： MC8051是一种IP软核，即知识产权软核，它是对经典8051微控制器的功能复现，可以在FPGA（现场可编程门阵列）上实现其硬件逻辑。MC8051软核的使用主要是为了在FPGA上实现8051微控制器的设计和应用开发。 MC8051软核的基本结构包括几个主要部分：顶层结构、设计层次、硬件配置、并行I/O口以及其他辅助说明。 在顶层结构方面，MC8051IPCore展现了其核心部分与存储模块的连接关系，包括定时器/计数器模块、串行接口单元模块等。顶层信号包括系统时钟输入（clk）、异步复位（reset）、定时器/计数器输入（t0和t1）、串口数据接收（rxd_i）、外部中断输入（int0_i和int1_i）以及四个并行I/O口（P0、P1、P2、P3），它们分别对应输入和输出信号。 在设计层次方面，MC8051IPCore的设计层次及对应的VHDL文件结构是明确的。VHDL源文件的命名通常以“entity-name_.vhd”作为实体文件名，而“se”作为架构文件名的前缀。 MC8051软核的功能特点非常重要，包括完全同步设计、指令集与标准8051兼容、指令执行速度快、用户可配置定时器/计数器和串行接口单元数量、支持乘法器、除法器和十进制调整指令、I/O口不复用、内部自带256字节RAM以及可以扩展至64K字节的ROM和RAM。 此外，MC8051软核在使用上，通过Quartus II这样的设计软件进行综合和编译应用，这是实现MC8051软核在FPGA上应用的核心步骤。在综合过程中，用户需要生成ROM和RAM模块，并将MC8051核心封装并应用测试。这里提到的Quartus II是Altera（现已被Intel收购）公司的一款集成FPGA设计软件，支持从设计输入到器件配置的整个FPGA开发流程。 MC8051软核的使用还包括了硬件测试，通常通过编写简单的C51程序来对51核心进行硬件测试。这一过程是检验软核设计是否满足预期功能的重要步骤。 MC8051软核的软件指令集在附录A中描述，其中包括了关于MC8051IPCore的指令集详细列表，这是理解如何编写适合MC8051软核的程序所必需的。 教程强调了在MC8051软核的学习和应用中需要注意的一些问题。举例来说，它提到了周立功编写的mc8051IP核教程，说明了该教程中的某些内容已经过时，并因此进行了内容更新。该教程使用的例子是基于较旧的Cyclone系列器件和较低软件版本，与目前主流版本存在较大差异。所以，本教程对相关的综合操作进行了更新，使用了Quartus II软件来综合工程，并且还提供了针对MC8051IPCore(V1.6)的下载信息。 MC8051软核在FPGA上的使用方法，提供了一个从零基础到具备独立开发能力的完整学习路径。芯航线FPGA开发板，作为辅助工具，旨在帮助初学者快速成长。通过实际操作MC8051软核，学习者可以逐步掌握FPGA设计、调试与应用开发的相关技能。