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문제 정의
- 본 논문에서는 8051 마이크로 컨트롤러 명령어집합 중 필수적이라고 판단되는 명령어들을 실행하는 실용적 8비트 마이크로 프로세서를 VHDL과 FPGA를 사용하여 개발하고자 한다. 본 논문의 특징은 모든 설계, 합성, 시뮬레이션을 홈페이지에서 내려받아 무료로 사용할 수 있는 Altera MAX+PLUS II 통합개발 환경[9]을 통해 구현하였고, 제어용도에 필수적인 명령어들을 정의했고, 설계과정을 자세히 명시했을 뿐만 아니라, 명령어 정의에서부터 출발해 이를 구현하는 모든 블록들을 VHDL로 코딩하고 시뮬레이션 및 실험을 통해 동작을 완벽하게 검증했다는 점이다.
- 본 논문의 특징은 모든 설계, 합성, 시뮬레이션을 홈페이지에서 내려받아 무료로 사용할 수 있는 Altera MAX+PLUS II 통합개발 환경[9]을 통해 구현하였고, 제어용도에 필수적인 명령어들을 정의했고, 설계과정을 자세히 명시했을 뿐만 아니라, 명령어 정의에서부터 출발해 이를 구현하는 모든 블록들을 VHDL로 코딩하고 시뮬레이션 및 실험을 통해 동작을 완벽하게 검증했다는 점이다. 또한 프로그램 ROM까지도 칩 내부에 통합시켜 단일 FPGA 칩으로 완전한 8비트 마이크로 프로세서를 만드는 것을 목적으로 하였다.
- 어셈블리언어 프로그램을 메인 프로그램과 인터럽트 서비스 루틴으로 구성해 LED 제어를 해보았다. 설계한 마이크로 프로세서가 외부의 인터럽트 요청을 제대로 처리해주는지를 확인하기 위한 것이다. 메인 프로그램은 숫자 255까지 순서대로 카운트 하도록 되어 있고, 외부 인터럽트 요청이 있는 경우 실행되는 인터럽트 서비스 루틴은 한 비트씩 왼쪽으로 쉬프트하도록 만들었다.
- 본 논문에서는 기본적인 명령어 세트를 구현하는 실용적 8비트 마이크로 프로세서를 VHDL을 이용하여 설계하고 FPGA 칩으로 구현하여 제대로 동작함을 확인하였다. 명령어 니모닉은 8051과 유사하게 했으며 총 64개의 명령어를 구현하였다.
- 기존에는 기능적 시뮬레이션까지만 하든지, 타이밍 시뮬레이션을 했더라도 하드웨어로 구현하지 않은 경우가 있었다. 따라서 본 논문에서는 제어에 필요한 명령어를 갖는 실용적 마이크로 프로세서를 처음부터 끝까지 설계와 구현하는 방법 및 시뮬레이션과 제작 결과를 체계적으로 제시하였다.
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