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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Pampium I - Projeto e implementação de um microcontrolador de 16 bits em arquitetura RISC
metadata.dc.creator: Engroff, Alian Moreira
metadata.dc.contributor.advisor1: Girardi, Alessandro Gonçalves
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento em SystemVerilog, simulação e síntese lógica de um microcontrolador de 16 bits com arquitetura RISC chamado PAMPIUM I. Os tópicos para o desenvolvimento da arquitetura que são detalhados neste trabalho são: Proposta de estrutura básica; Definição das instruções a serem implementadas; Especificação do tamanho da palavra de instrução e os formatos padrões; Especificação das instruções no padrão que serão implementadas; Levantamento do caminho de dados para as instruções dentro da arquitetura básica proposta; Especificação dos blocos funcionais para atenderem aos requisitos do caminho de dados; Implementação em linguagem de hardware e teste de validação funcional dos bloco que compõem a arquitetura do PAMPIUM I; Implementação do caminho de dados final e teste de validação das instruções wm ferramenta Quartus II da Altera; Validação das instruções em FPGA; Testes de aplicação em comunicação com chip ISP1362; Teste de aplicaçaõ no controle de uma porta eletrônica de segurança. O PAMPIUM I é um microcontrolador de 16 bits em arquitetura RISC, com 32 instruções implementadas, dois bancos de registradores com 32 registradores cada, 64𝑘𝑊𝑜𝑟𝑑𝑠 de 16 bits de memória de dados, 8𝑘𝑊𝑜𝑟𝑑𝑠 de 24 bits de memória de programa e duas portas IN/OUT de 16 bits. A síntese em FPGA resulta na utilização de 3336 elementos lógicos e 1536 registradores. As memórias de dados e de programa foram mapeados para a memória da FPGA que resultaram um total de 88 𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 da memória usada. A frequência máxima de clock é de 25.4𝑀𝐻𝑧, sendo que o caminho critico é dado pelas operações envolvendo a ULA. O microcontrolador foi aplicado no controle do ISP1362 e para o projeto de uma porta eletrônica de segurança. Os testes de validação demostraram o correto funcionamento das interfaces de entrada e saída na comunicação com ISP1362, bem como o correto funcionamento do PAMPIUM I como microcontrolador no controle de uma porta de segurança eletrônica.
Abstract: This work presents the development in SystemVerilog, simulation and logic synthesis of a 16-bit microcontroller with RISC architecture called PAMPIUM I. The topics for the development of architecture that are detailed in this work are: the basic structure; de_nition of instructions to be implemented; specification of the size of the instruction word and standard formats; specification of the instructions to be implemented; creation of the instruction data path within the basic architecture proposed; specification of functional blocks that meet the requirements of the data path; implementation in hardware description language of the functional test validation for each block that compose the architecture of the PAMPIUM I; implementation of the final data path and validation of test instructions in Quartus II tool; test applicaton for communication with an ISP1362 chip; and test application for controlling an electronic security door. The PAMPIUM I is a 16-bit microcontroller RISC architecture, with 32 implemented instructions, two banks of registers each with 32 registers, 64𝑘𝑊𝑜𝑟𝑑𝑠 of 16-bit of data memory, 8𝑘𝑊𝑜𝑟𝑑𝑠 of 24-bit of program memory and two in/out 16-bit ports. The FPGA synthesis results in using 3336 logic elements and 1536 registers. The FPGA synthesis resulted in using 3336 logic elements and 1536 registers. The data memory and program memory are mapped to the FPGA resulting a total of 88 𝑘𝐵𝑦𝑡𝑒𝑠 of used memory. The maximum clock frequency is 25.4𝑀𝐻𝑧 ,and the critical path is given by operations involving the ALU. The microcontroller was used to control the ISP1362 and to the design of an electronic security door. Validation tests demonstrated the correct operation of input and output interfaces to communicate with ISP1362, well as the correct functioning of PAMPIUM I like microcontroller to control a security door electronics.
Keywords: Electrical engineering
Microcontroller
Computer architecture
Engenharia elétrica
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.publisher.department: Campus Alegrete
metadata.dc.rights: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://hdl.handle.net/riu/1066
Issue Date: 2014
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