我怎样才能制作自己的微控制器？

Question

如何制作自己的微控制器？我已经完成了一些使用GAL芯片的工作，并编写了一个芯片来执行简单的命令，如添加，加载，移动，xor和输出，但我想做一些更像真正的微控制器。

我该怎么做呢？我已经阅读了一些关于FPGA和CPLD的内容，但不是很多，所以我们正在寻找一些关于如何获得以及如何开始开发的建议。

Answer 1

查看here以获取一本好的维基书籍。我在教电子版时曾写过一些课程，但我找不到它。在我教学时，大多数学生都乐于使用Xilinx Foundation软件包中的原理图捕获工具。他们现在已经进入了ISE和WebPACK。您可以免费下载WebPack，这很有用，并且其中包含原理图捕获和模拟。

如果您真的想要发光，请学习VHDL或Verilog（VHDL似乎在我工作的地方比较常见，但这只是一小部分地方）并对设计进行编码而不是通过GUI输入。 / p>

如果您对数字逻辑设计（以及一些HDL）一无所知，那么我可以在大约2天内使用VHDL模拟一个功能有限的8位微处理器。在那段时间里，你不会构建任何超快速或强大的东西，但它是一个很好的起点。如果您必须了解数字设计，请在几天内了解这些工具的工作原理并模拟一些基本的逻辑电路，然后再进行uP设计。

开始学习数字系统的基础知识，以及如何构建二进制加法器。继续构建ALU以处理加法，减法和/或xor等，然后使用序列器从RAM读取操作码并将它们提供给执行单元。

你可以对指令集设计有所了解，但是我建议你开始真的很简单，直到你了解到最新情况，然后把它扔掉，然后再用更复杂的东西重新开始。

一旦你很好地模拟了设计，你可以衡量其复杂性并购买适合的设备。您应该查看您选择的设备系列的开发系统。选择一个比开发所需的设备更大的设备，因为能够在运行时添加额外的仪器来调试它是很好的，而且几乎可以肯定，在设备上的设计的早期阶段你也不会对设计进行优化。 / p>

编辑：Colin Mackenzie有一个关于uC设计和一些FPGA板以及其他一些东西的好教程。

Answer 2

您可能希望浏览OpenCores.org，这是一个用于开源IP核开发的“forge”站点。另外，考虑让自己成为像one of these这样的开发板来玩。

许多工具生态系统围绕VHDL展开，尽管Avalda正致力于为FPGA编译F＃的工具。

Answer 3

我曾经看过一本教科书，曾经用TTL筹码建造一台机器。它具有与PDP-8相同的指令集，这非常 - 我的意思是 非常 - 简单，因此实际的机器架构很容易以这种方式实现。

PDP-8 FAQ提到了一本书：“The Art of Digital Design,”第二版，Franklin Prosser和David Winkel（Prentice-Hall，1987，ISBN 0-13-046780-4）。它还提到人们在FPGA中实现它。

鉴于这种CPU架构的极端简单性以及PDP-8代码或参考实现的可用性，它可能是热身的良好起点。

另外，我的一个熟人在FPGA上实施了一个拇指（缩减ARM）作为一个由Steve Furber（着名的Acorn校友）管理的大学项目。鉴于这可以压缩成一个足够小的格式用于大学项目，这也可能是一个良好的开端。

Answer 4

要使用软核微处理器，我喜欢Digilent的Spartan 3 Starter Board，因为它有1M的静态RAM。你知道，SDRAM和DDR RAM很难实现。

LED，开关和简单的串行接口是调试和通信的优势。

正如有人已经指出的那样，OpenCores.org是找到工作范例的好地方。我在大学期间用Plasma uC写了一些论文。

Answer 5

微控制器可以像ROM一样简单（指令* 2 ^ x +（时钟相位）是地址，输出是控制信号，你很好）。或者它可以是一个复杂的哈里兽，有三个臂和分支预测支持硬件。

您能否详细说明您的愿望？

Answer 6

在搜索了所有人的一些非常有用的链接之后，我遇到了this Wikiversity课程。

首句之一是“你有没有想过要建立自己的微处理器？”

Answer 7

Xilinx为其FPGA提供了MicroBlaze和PicoBlaze软控制器。后者是免费的，而IIRC则需要支付Microblaze 顾名思义，PicoBlaze是一款小型处理器，它有其局限性，但OTOH足够紧凑到run on a CPLD。无论如何，一个很好的处理器让你开始。
Pablo Bleyer与PicoBlaze兼容PacoBlaze。 PacoBlaze是用Verilog编写的（和Adam说的一样，不像VHDL那么常见）。

Answer 8

你需要一个大fpga的小mcu。

如果你需要像AD这样的东西，你需要一个带有正确硬件块的fpga。

你需要一个软核放入fpga。

但是在这个项目之前如何只使用普通的MCU， 所以你知道你要去哪里？来自Atmel的一些AVR怎么样。

Answer 9

您可以在此站点获得免费的pic微控制器样本。最后我知道，你甚至不需要支付运费。

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=64