《FPGA嵌入8051源码设计与实现——基于VHDL及Quartus II 9.0》 在数字系统设计领域，FPGA（Field-Programmable Gate Array）因其可重配置性和高速处理能力而备受青睐。本文将深入探讨如何使用VHDL语言在Altera的Quartus II 9.0工具中实现FPGA嵌入8051微控制器的设计。8051是一个经典的微处理器，广泛应用于各种嵌入式系统中。将8051内核集成到FPGA中可以实现高性能、低功耗和灵活的定制化设计。 了解VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是关键。VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为，使开发者能够用代码描述电路的逻辑功能。在本项目中，VHDL被用来编写8051微控制器的源码，以实现其在FPGA中的逻辑功能。 接下来，Quartus II是Altera公司的综合和仿真工具，支持VHDL和Verilog等硬件描述语言。在Quartus II 9.0版本中，用户可以进行设计输入、逻辑综合、时序分析、适配以及编程下载等一系列操作，以实现FPGA的配置。 文件列表中的扩展名揭示了设计的不同部分： 1. `.bdf` 文件（ Behavioral Description Format）通常包含了设计的顶层模块，描述了整个系统的结构。 2. `.bsf` 文件（Settings File）存储了Quartus II项目的设置，包括编译选项、器件选择等信息。 3. `.cdf` 和 `.cmp` 文件是合成报告和比较报告，它们提供了关于设计性能和资源利用率的信息。 4. `.rom.bsf` 和 `.ram.bsf` 文件则涉及到了8051的存储器配置，如ROM和RAM的映射和初始化。 在实现过程中，首先需要创建8051的逻辑模型，包括CPU、指令解码器、寄存器、算术逻辑单元（ALU）等核心部件。VHDL代码将这些模块详细描述，并通过Quartus II进行综合，生成逻辑门级的网表。接着，Quartus II会进行适配，将网表映射到FPGA的逻辑单元上，确保满足时序要求。 8051PLL（Phase-Locked Loop）文件可能涉及到时钟频率的倍频或分频，以优化系统性能。PLL可以调整内部时钟频率，适应不同应用场景的需求。 存储器部分，如`.ram`和`.rom`文件，通常涉及到8051的程序存储器和数据存储器的逻辑实现。在FPGA中，这些可以由查找表（LUT）或分布式RAM/ROM来实现。`.ramx`可能表示扩展的RAM功能，如支持更宽的数据总线。 在实际应用中，开发者还需要考虑I/O接口、中断系统、时钟管理和电源管理等外围模块的集成。完成设计后，通过JTAG或SPI等接口将配置数据下载到FPGA，使得8051微控制器在FPGA中运行起来。 总结，FPGA嵌入8051源码设计是将经典微处理器功能融入现代可编程逻辑器件的过程，利用VHDL和Quartus II工具，可以实现高度定制化的嵌入式系统。这种设计方法具有很高的灵活性，可以满足不同应用场景的需求，同时也能发挥FPGA的优势，提供高性能和低延迟的解决方案。

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。

开源mc8051IP核源码和资料 仿真资料

Oregano Systems 公司的开源的8051 IP Core

用VHDL实现8051单片机，源代码和仿真代码，层次清晰，功能完整。如果能把这个啃下来，基本上是一个中级的逻辑工程师。

MC8051软核在FPGA上的使用源码

使用ISE13.3将mc8051移植到spartan6核心的nexys3板子上，感兴趣的同志可以下下来看看。

MC8051_RAM_ROM，与MC8051_top 文件配套的，有的同学没有配置对，特地上传,

本实验重点讲MC8051_IP核的应用及相关设计软件的使用,并通过一个简单的C51程序对51core进行硬件测试。

本实验重点讲MC8051 core的应用，并通过一个简单C51程序对51核进行硬件测试