嵌入式DS80C320單片機軟核設計
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3.4 雙向P端口的模擬
這里主要是P0和P2雙向端口的模擬；對于典型的單片機，其P端口一般都是雙向的，但是對于FPGA設計來說，以現(xiàn)在的芯片結構，在FPGA芯片里面實現(xiàn)真正的雙向是不可能的，因此，作為軟核來說，雙向的模擬就一定要處理好；
常用的解決辦法有這么幾種：一種是直接將雙向端口改成兩個單向的端口，這樣對于軟核來說使用更加方便，本設計也提供了這種方式供選擇，但是這樣就與標準的單片機不相同了，因此，本設計也提供了一種模擬的雙向口，根據(jù)FPGA設計的特點，改變信號線的方向必須有個切換的過程，這樣就只好仔細的來分析指令時序，看看能不能在P端口使用的間隙來處理這個切換過程；
首先是分析指令是否需要使用P端口，比較重要的控制信號有譯碼器發(fā)送的RD_LATCH信號，用來區(qū)分指令是否需要使用P端口，還有來自于CPU_CON的控制總線信息，用來告知P端口需要完成的具體功能；如果需要使用P端口的復用功能，則由相關的需要使用P端口的模塊(如串行口模塊)發(fā)送請求指令；
然后P端口分析所有的使用請求，根據(jù)不同的使用方式來安排不同的使用情況；如果需要雙向切換，則根據(jù)時序以及指令特點來處理，從而順利完成雙向的切換過程；
4 綜合與驗證
使用Altera公司的Quartus II 4.2軟件來綜合，使用Nios Development Board,Cyclone Edit開發(fā)板來進行板上驗證；綜合結果如下：
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/192101.htm其中，前一個版本是沒有內部串行口的版本；時序仿真驗證的結果表明，在上述頻率下該系統(tǒng)可以穩(wěn)定的工作；理論上換算成8051的主頻為：83*2.5=207.5M，這基本上可以適應絕大部分需要單片機控制的場合了；
仿真測試主要使用了modelsim SE5.8以及quartus4.2的VWF文件測試；
板上波形觀測主要使用Agilent公司的 1673G 邏輯分析儀；同時充分利用了開發(fā)板的資源進行了大量的系統(tǒng)級測試；
將程序下載到芯片里面，使用邏輯分析觀測到部分指令的執(zhí)行波形為：
這是一條中斷返回指令的波形圖，指令代碼為32H，主要觀測PC的變化，PC在這條指令之后從3FH又變化為中斷發(fā)生前的地址25H；
5 結束語
本設計具有速度快，可裁減，具有良好的可重用性和可移植性，完全兼容DS80C320單片機接口，以及方便使用等優(yōu)點。尤其是專門構造的內部框架以及時序分配，使得其高速性能在目前的51系列軟核里面基本上是最前列的。因此，可以很方便的應用于需要單片機軟核的FPGA設計以及嵌入式系統(tǒng)設計之中。
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