集成LCD驱动的8位MCU的设计

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对一款8位MCU TLS5201的数字电路进行设计,该款MCU适用于电子消费类产品市场,如汽车电子产品、USB2.0的U盘控制设备及其它显示、监控设备(如温度计、多功能手表)等等。对8位MCU的体系结构、指令系统和系统时序分析,整个设计基于0.18μm工艺库进行了RTL代码编写、逻辑综合、静态时序分析和验证,并在4MHz工作频率下进行了仿真。本设计采用了RISC指令系统,且集成了三大扩展功能:LCD驱动器、USB2.0通信、FLASH控制器。RISC指令系统,大大方便了软件研发,与市场上其他型号的MCU指令不兼容,可很好地保障用户软件的保密性。单周期指令配合哈佛总线结构,实现一级流水线,提高了MCU的工作效率,比一般51系列的MCU快12倍.在4MHz时钟下可达到4MIPS,功耗比一般51系列的MCU要低得多。集成的LCD驱动器采用改进型3行寻址驱动方式。与传统的3行寻址驱动方式相比,改进型3行寻址驱动方式只需要2种列驱动电压,而传统的3行寻址驱动方式需要4种,降低了模拟电路的设计难度;与单行寻址驱动方式相比,改进型3行寻址驱动方式的行驱动电压只有单行寻址的60%(与屏的行数有关),降低了工艺生产难度。USB2.0通信模块是自主研发设计,优化了与MCU系统接口,更节省面积,节约购买IP的费用。FLASH控制器包含ECC模块和FLASH接口控制模块。ECC采用BCH编解码技术,能实现528字节数据中纠正8位随机错误。采用并行编解码大大地提高了FLASH的访问速度,如市面上的U盘的读写速度一般约2Mbps,本设计的FLASH访问速度可达10Mbps以上。其中BCH解码采用无逆BM迭代,传统BM迭代需要一个213×13bit的求逆查找表,而无逆BM迭代不需要查找表,这节省了60%的芯片面积。优化的13位二进制域乘法器也有效地减少了芯片面积。最后经过FPGA验证,芯片工作正常,目前已在MPW流片中。
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