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【matthew的业余DIY系列】我的CPU我作主

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楼主
matthewchan|  楼主 | 2016-3-17 13:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
DIY, CPU, lol, pi, ic
本帖最后由 matthewchan 于 2016-3-18 20:47 编辑

这是一个有故事的CPU
写一个属于我自己的CPU，源于我多年前的一个愿望。当我还在读高中的时候，学校机房有几台286和一台386.几个同学趁着老师不在，在上面玩起了《三国志》。。。 就这样，我被“电脑”这玩意给吸引了。我还知道，它的核心是一个叫CPU的神秘东西。。。:lol       上大学，学了微机原理，学过51单片机，基本概念有了。。。所以就有自己搞一个玩玩的念头。。。然后，我自学了verilog，找了一个MCU作为模版，开始写起code来。。。。。

可是，由于家里出了情况，这个项目永远定格在，2004年9月22日，未完成。。。。

为了忘却的**吧。最近把他重新捡起来，沿着原来的设计思路把他做出来。配套的，写了几个简单的测试用例，并做个原型板（就是二楼的计算器）。

这是一个非常小的RISC CPU core：
1. 35 条指令，跟PIC 8位单片机 的兼容（兼容PIC16F88x）
2. 带中断功能，外设只有GPIO。
3.512B RAM， 4-14KB ROM
4.资源：大约占用了150个slice。速度150MHz左右（spartan 6上面，ISE默认设置）。

为什么选这样一个CPU啦？：
1.指令少，结构简单。
    这个最大的好处是倒不是写代码的工作量，而是写测试的工作量。
    另外一个理由是，当年的fpga还是很小的。
2.有现成C编译器
   这样有利于编写和移植程序。看起来高大上一点。

//ps，这是现在想出来的理由，早忘了当年是怎么想的:lol:lol
其实写个CPU就是个引子，真正的目的是：通过做一件自己感兴趣的东西，把技术练起来。








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21ic小喇叭 打赏了 10.00 元 2016-03-23

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沙发
matthewchan|  楼主 | 2016-3-17 13:20 | 只看该作者
本帖最后由 matthewchan 于 2016-3-17 19:33 编辑

原型版，目的当然是CPU的功能验证。不愿意做的，网上随便个100来块钱的fpga开发板都能做这个实验。这是一个很丑很丑的计算器:Q：


一开机，先来显示个温度和湿度吧（这是整个设计最大的亮点:lol。对于我们家领导，这是这个玩具唯一的价值:L）


计算器输入输出，基本都是按照通用的计算器来做的。实现超长精度的10进制加减乘除操作（占用了2KB代码空间）。
下面是一个减法：

















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板凳
matthewchan|  楼主 | 2016-3-17 13:22 | 只看该作者
本帖最后由 matthewchan 于 2016-3-21 12:13 编辑

《设计和实现手册》（坑有点大:L，慢慢填吧;P。有耐心的慢慢等罗，没耐心就自己开干一个吧:lol）。
设计目标
我们希望这个CPU具有以下特点：
1.    功能完备
他应该跟实际的CPU一样，能完成各种任务。
2.    结构要简单
这样便于理解和把握；同时也能让我们编写代码和测试的工作量在合适的范围内。
3.    CPU设计中包含了足够的技术细节
这些细节反映了CPU的关键技术，我们可以在实践中慢慢体会他的设计思想、概念和原理。
4.    C编译器的支持
在应用开发的时候，如果能有C编译器的支持，我们可以快速的把应用构建起来。这将非常有趣。
例如，我的原型板上面有一个温度湿度模块，使用one wire协议。厂家提供了c代码，因为有了xc8的支持，我花了10分钟就移植上去了:lol


CPU基本结构和原理


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地板
matthewchan|  楼主 | 2016-3-17 13:34 | 只看该作者
本帖最后由 matthewchan 于 2016-3-17 19:37 编辑

这一层，想好了写什么再填。

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5楼
xlhtracy| | 2016-3-17 13:55 | 只看该作者
搬个板凳慢慢等 :lol

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6楼
wanyisq| | 2016-3-17 14:49 | 只看该作者
坐等

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7楼
大秦正声| | 2016-3-17 16:07 | 只看该作者
啥型号的mcu

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8楼
gaojintao| | 2016-3-17 16:34 | 只看该作者
都有什么功能呢

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9楼
MJM_WSY| | 2016-3-17 17:54 | 只看该作者
xilinx  硬件代码写的mcu？然后支持C51  Hex么？

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10楼
hameyou| | 2016-3-17 19:23 | 只看该作者
坐等更新！

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11楼
matthewchan|  楼主 | 2016-3-17 19:34 | 只看该作者
MJM_WSY 发表于 2016-3-17 17:54
xilinx  硬件代码写的mcu？然后支持C51  Hex么？

是的，verilog写的，不过是兼容PIC的，不是51的。可以用PICC或者XC8编译器。

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12楼
MJM_WSY| | 2016-3-18 00:30 | 只看该作者
matthewchan 发表于 2016-3-17 19:34
是的，verilog写的，不过是兼容PIC的，不是51的。可以用PICC或者XC8编译器。

高人。有时我也曾想过。    只不过就用过epm240门数太少，可以公开代码么？

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13楼
cauhorse| | 2016-3-18 10:43 | 只看该作者
有时间也想搞一个，坐等楼主更新

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14楼
神奇号| | 2016-3-18 12:03 | 只看该作者
我也对此感兴趣，不过静不下心来搞这个了

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15楼
奥卡姆剃刀| | 2016-3-18 14:16 | 只看该作者
学习一下！顶楼主

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16楼
matthewchan|  楼主 | 2016-3-18 20:53 | 只看该作者
MJM_WSY 发表于 2016-3-18 00:30
高人。有时我也曾想过。    只不过就用过epm240门数太少，可以公开代码么？ ...

我1米7多，普通身材，不高啊:lol

cpld还是fpga都是类似的，会用一个就能用另外一个。

代码会公开的，等文档做好了，会先放在open core上面吧。到时候给个链接就好了。
其实单纯代码对你没啥用的，网上很多。

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17楼
matthewchan|  楼主 | 2016-3-18 20:54 | 只看该作者
cauhorse 发表于 2016-3-18 10:43
有时间也想搞一个，坐等楼主更新

@cauhorse @神奇号

心动不如行动啦:lol

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18楼
MJM_WSY| | 2016-3-18 22:30 | 只看该作者
matthewchan 发表于 2016-3-18 20:53
我1米7多，普通身材，不高啊

cpld还是fpga都是类似的，会用一个就能用另外一个。

:lol你多加点注释。。。CPLD/FPGA 我还是个外行，最近才接触

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19楼
matthewchan|  楼主 | 2016-3-19 18:18 | 只看该作者
本帖最后由 matthewchan 于 2016-3-19 18:22 编辑

3楼是文档，持续的更新中。。。。由于每天时间有限，只能慢慢填啦:lol

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20楼
mars4zhu| | 2016-3-20 14:16 | 只看该作者
步步惊芯？？？？？？？

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