基于FPGA与ARM Cortex-M0的可重构MCU设计

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