基于FPGA与ARM Cortex-M0的可重构MCU设计

张祥龙, 王丽杰

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (06) : 1183-1190. DOI: 10.19292/j.cnki.jdxxp.2024.06.016

基于FPGA与ARM Cortex-M0的可重构MCU设计

  • 张祥龙, 王丽杰
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摘要

由于MCU(Microcontroller Unit)编程语言主要为C语言,以软逻辑实现,并通过顺序执行指令实现特定功能,因此存在低速的缺点。为得到高速同时仍然保留MCU优势的系统,研究了基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)与ARM(Advanced RISC Machines)Cortex-M0的可重构MCU设计。针对ARM Cortex-M0内核以及AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线系统进行分析,设计MCU系统整体所需的每个单元,根据每个模块的特性设计其Verilog代码,并进行仿真验证。探究了基于FPGA平台设计特殊的外设,验证硬件算法等,并以定时器中断系统为例,结合软件和硬件,对整个MCU系统进行综合仿真,分析实际运行中ARM Cortex-M0内核的工作状态,总线系统对每个模块间数据的通讯与调度,验证FPGA平台开发MCU的可行性与高效性。结果表明,MCU基于重构平台设计,可实现外设功能根据需求的定制化,相比传统MCU具有更高的灵活度。

关键词

单片机 / 现场可编程逻辑门阵列 / 高级微控制器总线架构 / 逻辑综合

中图分类号

TP368.1

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张祥龙, 王丽杰. 基于FPGA与ARM Cortex-M0的可重构MCU设计. 吉林大学学报(信息科学版). 2024, 42(06): 1183-1190 https://doi.org/10.19292/j.cnki.jdxxp.2024.06.016

基金

吉林省自然科学基金资助项目(20230101038JC)

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