طراحی تراشه یک میکرو کنترلر 8 بیتی با کاربردهای عمومی

میکروکنترلرها تراشه های هوشمندی هستند که علاوه بر واحد پردازنده مرکزی ‏‎(cpu)‎‏ در ساختار داخلی خود شامل عناصر اولیه دیجیتال برای مقاصد کنترلی میباشند. این عناصر می توانند شامل واحدهای ساده ای همچون گذرگاه های ورودی / خروجی ‏‎(i/o)‎‏ و یا واحدهای پیچیده ای همچون مبدل های دیجیتال به آنالوگ و بالعکس ‏‎(dac,adc)‎‏ باشند. در این پروژه، سخت افزار یک میکروکنترلر 8 بیتی شامل واحدهای پردازنده مرکزی، کنترل کننده وقفه، زمان سنج، شمارنده، حافظه های ‏‎ram‎‏ و ‏‎rom‎‏ و گذرگاه ورودی/ خروجی، که توانایی اجرای 185 دستورالعمال مختلف را دارد، ابتدا در سطح بالا و توسط زبان ‏‎vhdl‎‏ توصیف میشود و پس از سنتز، بر روی تراشه ‏‎flexiok‎‏ از خانواده ‏‎fpga‎‏ های شرکت ‏‎altera‎‏ پیاده سازی می گردد. در انجام این پروژه، از متدولوژی جدید طراحی ‏‎ic‎‏ دیجیتال بخوبی استفاده شده است. به این معنا که ابتدا توصیف اولیه مدار، مستقل از تکنولوژی مقصد و بصورت سطح بالا و تا حد امکان بشکل رفتاری، انجام شده است. پس از تایید این توصیف توسط شبیه سازی سطح بالا، یک مغز ‏‎(core)‎‏ سخت افزاری در دسترس خواهد بود که توسط ابزار اتوماتیک طراحی ‏‎(cad tools)‎‏ مانند نرمافزار سینتی سایزر و کتابخانه های در دسترس شرکت های مختلف ساخت تراشه قابلیت پیاده شدن بر روی تکنولوژی های مختلف را دارد. برای پیاده سازی سخت افزاری ‏‎(emulation)‎‏ این پروژه، تراشه ‏‎fpga altera flex10k‎‏ انتخاب شد و پس از سنتز و پیاده سازی طرح سطح بالا بر روی آن، صحت توصیف سطح بالا، توسط شبیه سازی سطح پایین (با در نظر گرفتن جزئیات تکنولوژی) نیز تایید شد. همچنین پس از محاسبه تاخیرهای داخلی این تراشه، حداکثر فرکانس پالس ساعت میکروکنترلر به میزان ‏‎16mhz‎‏ تعیین گردید که با شبیه سازی مجدد، عملکرد صحیح میکروکنترلر در این فرکانس نیز تائید شد.