16Microcontrollers&EmbeddedSystems2023年第4期www.mesnet.com.cn基于SW64E自主指令集的TH1SoC研究与设计张海雨,马宏进,韩萍(无锡先进技术研究院,无锡214122)摘要:为了填补SW在低功耗管理核心方面的空白,基于SW64E自主指令集,遵循简单高效的原则,研究设计了一款低功耗嵌入式太湖1(TH1)SoC。围绕TH1SoC,进一步设计了由AXI总线、APB总线、UART通用串行总线、SPIMASTER控制器、SRAM/DDR4控制器和时钟复位模块组成的TH1SoC最小系统。利用TH1SoC原型系统,不仅验证了TH1SoC的正确性,而且为TH1SoC在低功耗嵌入式应用领域奠定了基础。关键词:SW64E;TH1SoC;嵌入式SoC;FPGA中图分类号:TN402文献标识码:AResearchandDesignofTH1SoCBasedonSW64EAutonomousInstructionSetZhangHaiyu,MaHongjin,HanPing(WuxiAdvancedTechnologyResearchInstitute,Wuxi214122,China)Abstract:TofillthegapofSWinlow-powermanagementcore,alow-powerembeddedTaihu-1(TH1)corefollowingtheprincipleofsimpleandefficientdesignisdesignedbasedon“SW64E”autonomousinstructionset.FocusingontheTH1core,theTH1SoCmin-imumsystemcomposedofAXIbus,APBbus,UARTuniversalserialbus,SPIMASTERcontroller,SRAM/DDR4controllerandclockresetmoduleisfurtherdesigned.TheTH1SoCsystemnotonlyverifiesthecorrectnessoftheTH1core,butalsolaysthefoundationfortheTH1coreinthefieldoflow-powerembeddedapplication.Keywords:SW64E;TH1core;embeddedSoC;FPGA0引言随着集成电路设计技术和半导体工艺水平的提高,芯片规模越来越大,数百万门级的电路可以集成于单一芯片[1]。在单一芯片上集成一个包含多种电路功能模块、实现复杂功能的完整系统称为片上系统(SystemonaChip,SoC)。SoC在速度、功耗和成本等方面比多芯片系统更具优势[2]。由于空前的高效集成性能,SoC的研究与设计已成为当前微电子芯片发展的必然趋势[3]。SW核心坚持自主发展十多年,已形成完整的指令集定义能力、微结构设计能力、基础软硬件支撑能力,但缺乏低功耗的嵌入式核心。为了形成可作为管理核心和后续嵌入式应用的SW低功耗核心基础,本文以低功耗、易使用、可自治、可配置、IP化为首要目标,采用静态预测、单译码、单发射、顺序执行的流水线结构,精简的运算部件和访存流水线,设计了一款低功耗嵌入式领域的处理器核心太湖1(TH1)。为了验证TH1核心的正确性,本文进一步研究了基于TH1核心的SoC原型设计,并在FPGA平台上实现了基于TH1...
