Pampium I - Projeto e implementação de um microcontrolador de 16 bits em arquitetura RISC

• Autor(a) principal: Engroff, Alian Moreira
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/1066
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Electrical engineering; Microcontroller; Computer architecture; Engenharia elétrica; Microcontrolador; Arquitetura de computadores

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, 64 de 16 bits de memória de dados, 8 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 da memória usada. A frequência máxima de clock é de 25.4, 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.