FPGA的微机原理实验系统设计

摘要《微机原理及接口技术》是众多工科学生的一门核心课程，内容广泛，内容抽象难于理解。借助于微机原理实验系统，学生通过实验环节，可以进一步融会贯通学习内容。但传统的微机原理实验是在运算器、指令格式、存储器等都相对固定的情况下进行，学生主要进行功能实现和验证，缺少自主设计和创新过程。因此为了增强实验系统的功能，提高系统的灵活性，降低实验成本，采用FPGA芯片技术来更新现有的微机原理实验系统。本文重点研究基于FPGA芯片，用VHDL语言设计并实现8088软核，以及实验系统硬件电路的设计。6422
关键词 FPGA VHDL 8088   微机原理
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title     The Design of the Experiment System of Principle of Microcomputer Based on FPGA
Abstract
《Principle of Microcomputer and Technology of Its Interface》is a core course for engineer students， which is rich and abstract in content and difficult for understanding. With the experiment system of principle of microcomputer， students can understand more deeply through experiments. But traditional experiments are executed under the circumstance where ALU， Instruction Sets， Storing System are relatively definite. Students verify mainly the function and are lack of independent design and innovation. Therefore， in order to enhance the function and flexibility of experiment system and reduce cost， use FPGA chip to update the current system of principle of microcomputer. This article mainly aims to use VHDL hardware language to design 8088 cpu and the hardware circuit of the experiment system.
Keywords FPGA VHDL 8088   Principle of Microcomputer
目   录
1.1 题目背景及意义   6
1.2 国内发展现状   7
1.3 本课题主要研究内容   7
1.4 开发环境及应用工具   7
1.4.1 FPGA芯片   8
1.4.2 VHDL语言   9
2 总体设计   11
2.1 系统要求   11
2.2 系统原理   11
2.3 系统硬件架构   11
3 8088VHDL软核的设计及仿真   14
3.1 Intel 8088内部结构和工作原理   14
3.2 Intel 8088的指令系统   15
3.2.1 Intel 8088寻址方式   15
3.2.2 8088汇编指令与机器码   16
3.2.3 用VHDL语言编写指令程序包   18
3.3 8088软核结构   19
3.3.1 软核顶层模块   19
3.3.2 设计层次   19
3.3.3 使用Modelsim 进行8088软核的整体仿真   22
4 硬件电路设计及实现   28
4.1 系统电源电路   28
4.2 FPGA芯片电路   28
4.3 FPGA配置电路   31
4.4 存储电路   32
4.5 外围芯片电路   33
4.6 8259中断芯片电路   34
4.7 8253中断定时器电路   35
4.8 键盘输入显示电路   36
5 实验系统的使用   37
结论   38
致谢   39
参考文献   40
1 绪论
1.1 题目背景及意义
计算机应用领域已经扩展到各行各业，并且在进入了家庭的形势下，“会用微机”已成为当代人所必须具有的一种基本技能。对工科学生，特别是机、电类专业的学生来说，则必须有更高的要求，否则将无法满足当今社会的需要。因此，在机、电类专业中，无一例外地开设《微机原理》课程。它是继高级语言程序设计课程之后又一门计算机技术基础课。其任务是使学生能从应用的角度出发，了解微机的工作原理，建立微机工作的整体概念，从理论与实践的结合上掌握微机接口技术和汇编语言设计方法，并在此基础上能具有软、硬件开发的能力[1]。 FPGA的微机原理实验系统设计:http://www.751com.cn/jixie/lunwen_3958.html