一种八位MCU 内核的设计

居水荣

(江苏信息职业技术学院 微电子学院，江苏 无锡214153)

微控制器(MCU)是集成电路中应用最广泛的产品类型，其中八位MCU 又是对使用者来说性价比最佳的系列。MCU 的设计中最重要的部分是其内核(CORE)的设计，在内核设计完成后，再配上一些外围资源，即可形成一个能够实际使用的产品。由于整机市场对MCU 的规格在不断变化，对产品设计来说如何设计一种能够针对不同应用内核并且不受工艺条件限制的产品是一项重要且有意义的工作。

本文针对一种八位MCU 进行内核的行为设计，形成一个通用的、通过逻辑综合可以对应到不同工艺的内核;即采用top-down 设计方法，作core-based 设计，形成所需产品。在此基础上可以接受不同用户开发不同的产品。

1 八位MCU CORE 的结构及各部分功能

本文所设计的八位MCU CORE 结构如图1 所示。

图1 中，ALU 为算术逻辑运算单元;A-Reg 为累加寄存器;X-Reg 为变址寄存器;PC 为程序计数器;SP 为堆栈指针;CCR 为条件码寄存器;MOPGEN 为微操作产生单元，包括指令寄存器、指令周期状态机及微操作编码电路;MOP 为微操作接口单元;INTERUPT 为内、外部中断模块;CLOCK 为时钟产生单元;RESET 为复位模块。

图1 8bit MCU CORE 的结构示意图

1.1 算术逻辑运算单元ALU

ALU 为CORE 的核心单元之一，是一个8 位的算术逻辑运算单元，它完成所有的逻辑和算术运算。

1.2 累加寄存器A-Reg 和变址寄存器X-Reg

累加寄存器和变址寄存器均为8 位寄存器，累加寄存器用于存放算术或数据处理运算时的第一操作数和结果，而变址寄存器则主要用于变址寻址，它包含一个8 位值，可与0、8 或16 位立即数相加，产生有效地址。……