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DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA BASADA EN
MICROPROCESADOR |
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Julio Esteban Fernández Juárez |
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Antonio Ortiz Pineda |
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Miguel Ángel Rojas Gómez |
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Objetivos del proyecto |
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Diseño del h/w en el que se apoya un
microprocesador en un sistema |
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Implementación del diseño sobre una plataforma
reconfigurable (FPGA) |
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Programación de un ejemplo práctico (juego
Galaxy Invader) para mostrar la funcionalidad del sistema |
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Descripción de la arquitectura |
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Controlador del sistema |
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Controlador de interrupciones |
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Módulo VGA |
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Interfaz PS/2 estándar |
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Códec de sonido |
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Generador de números aleatorios (LFSR) |
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Microcontrolador 8031 |
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Módulo de memoria SRAM |
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Hardware |
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Placa de prototipado XS40-010XL Board 1.2 |
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XC4010XL FPGA de 400 CLBs (20.000 puertas) |
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Códec Stereo de 20 bits |
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Puerto de entrada y salida STEREO |
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Puerto Paralelo |
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Puerto PS/2 para teclado y ratón |
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Puerto Monitor VGA |
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Tres pulsadores |
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Tres bancos de LEDS de 7 segmentos |
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Un banco
de LEDS de barras |
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Switches DIP |
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Microcontrolador 8031 |
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Banco de memoria SRAM de 32 Kb |
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Software |
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Xilinx Foundation F3.1i |
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Paquete de herramientas orientadas a la síntesis
de sistemas H/W de alto nivel |
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Incluye: editor de esquemáticos, editor de
lenguaje de descripción h/w, simulador (funcional y de tiempos) y
herramientas de síntesis de diseños |
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Simulador ModelSIM SE-EE 5.4 |
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Xstools (Gxsport,Gxsload) |
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Ensamblador cruzado ASM51 |
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Emulador 8051 1.0 de TS-Controls |
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Controlador de interrupciones |
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Generador de números aleatorios (LFSR) |
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Información de recursos utilizados |
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Problemas encontrados |
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VGA y microprocesador comparten líneas de acceso
a la memoria |
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Mecanismo de arbitraje para permitir acceso
concurrente (capacidad de dormir 8031) |
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Falta recursos estructurales |
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Optimizaciones máximas en área(LUTs y
Tri-States) |
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Incapacidad de cambiar la frecuencia de reloj |
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Optimizaciones en velocidad (segmentación) |
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Falta de pines disponibles en la placa |
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Necesario uso de interconexión manual (INT) |
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Descripción de la aplicación programada |
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Clónico del Galaxy Invader 1000 |
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Juego de marcianitos |
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Objetivo: Conseguir el mayor número de puntos |
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Destrucción de las naves alienígenas |
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Múltiples niveles de dificultad |
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Sonido de eventos |
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Aleatoriedad |
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Presentación (c/ banda sonora y efectos) |
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Arquitectura de los chips de la familia 8051 |
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Máquina de 8 bits |
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Tamaño máximo de programa de 64 Kb |
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4 bancos de registros (R0-R7) |
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Tipos de direccionamientos |
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Implícito, Indirecto, Directo e Inmediato |
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Bytes o Bits |
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Repertorio de instrucciones completo aunque
restringido |
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Memoria interna y memoria externa |
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Problemas encontrados |
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Concurrencia en el acceso a memoria externa
(mantenimiento de frames) |
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Mecanismo de arbitraje para dormir al micro e
aislarlo del exterior (interrupciones) |
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Problemas de rendimiento del microprocesador |
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Acceso directo a la memoria de VGA sin pasar por
su controlador |
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Falta de espacio en memoria interna |
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Acceso más lento en memoria externa (sonidos
principalmente) |
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Notas