在嵌入FPGA的IP核8051上实现TCP/IP的设计

　　0 引言

　　随着芯片规模的越来越大、资源的越来越丰富, 芯片的设计复杂度也大大增加。事实上, 在芯片设计完成后, 有时还需要根据情况改变一些控制, 这在使用过程中会经常遇到。这时候如果再对芯片设计进行改变将是很不可取的, 因为需要设计人员参与这种改变, 这无论是对设计者还是用户都是不能接受的。于是就有必要让这种可以改变的简单控制在芯片设计时就存在, 而且同时还应该使这种改变相对容易, 比较通用, 并且与芯片的其它设计部分尽量不相关。为了满足上述的要求, 在FPGA中嵌入一个比较理想的选择, 而这个即通用又控制简单的IP核最好选择8051微处理器。

　　在FPGA中植入8051后, 还可在上面实现简单的TCP/IP协议, 以支持远程访问或进行远程调试, 这只是在嵌入FPGA的8051上的一个应用。为了保证用户能够对8051实现不同的控制操作,设计时也可以采用一个外部flash对8051进行加载, 这样, 用户只需要将编译好的汇编语言代码加到flash就可以控制8051的工作, 而此时用户完全不需要对FPGA进行操作就能实现简单的控制,而这需要的仅仅只是keil的编译环境。

　　1 IP核8051的FPGA实现

　　现在有许多免费的8051核可以利用, 这些核都可通过硬件描述语言来实现, 并且基本上都可综合, 也就是直接拿来就能用, 需要的只是根据自身的具体需求做一些简单修改即可。总的说来, IP核8051的移植是比较简单的。

　　本系统的设计与实现可以采用oregano system的mc8051内核, 并且加入定时计数的和串口模块, 8051单片机的设计结构框图如图1所示。

　　在8051核的FPGA设计中, 完全可以实现包括计时/计数、中断、串口、数据及程序存储器、特殊寄存器、布尔处理的位处理机等的所有功能, 而且兼容所有指令, 只是在具体的移植过程中做一些改变而已。