基于AHB总线的RISC-V微处理器设计与实现

在嵌入式应用中,为了满足小面积低功耗的设计需求,设计了一种支持RISC-V指令集架构的微处理器,系统采用2级流水结构,实现了RV32IMAC指令集。处理器采用AHB总线作为片上互连总线,可方便调用外部IP核进行功能拓展。在VCS环境下验证了该微处理器的逻辑功能,仿真结果表明该微处理器能够正常稳定运行。在面积、功耗和性能等方面与蜂鸟E203处理器以及ARM Cortex-M系列处理器进行了对比,该设计比蜂鸟E203处理器面积小了6%,功耗和性能上与Cortex-M0处理器相当。分析结果表明该处理器较适合在小面积、低功耗的嵌入式应用领域进行开发。

嵌入式RISC-V乱序执行处理器的研究与设计

为满足嵌入式设备小面积高性能的需求,设计一种基于开源RISC-V指令集的32位可综合乱序处理器。处理器包括分支预测、相关性处理等关键技术,支持RISC-V基本整数运算、乘除法以及压缩指令集。采用具有顺序单发射、乱序执行、乱序写回等特性的三级流水线结构,运用哈佛体系结构及AHB总线协议,可满足并行访问指令与数据的需求。在Artix-7(XC7A35T-L1CSG324I)FPGA开发板上以50MHz时钟频率完成功能验证,测试功耗为7.9mW。实验结果表明,在SMIC110nm的ASIC技术节点上进行综合分析,并在同等条件下与ARM CortexM3等处理器进行对比,该系统面积减少64%,功耗降低0.57mW,可用于小面积低功耗的嵌入式领域。

低功耗小面积Sigma-Delta DAC数字电路的设计与研究

为满足音频解码DAC中小面积、低功耗、高性能的设计要求,采用左右声道复用一个插值滤波器,插值滤波器采用存储器实现的两级无限冲击响应(IIR)滤波器和梳状滤波器实现128倍的插值,有效地减小了整个插值滤波器所占的面积。数字调制器采用三位量化的三阶反馈结构Sigma-Delta调制器,减小了后端模拟滤波器的设计难度,增加系统的性能。该设计在SMIC 110nm工艺上实现,数字部分的面积为0.102 mm^2,功耗为0.179 mW,测试信噪比为112 dB。分析结果表明,在不影响信噪比的情况下使用IIR滤波器比FIR滤波器可实现更小的面积和更低的功耗,满足小面积、低功耗、高性能的设计要求。