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【摘要】 嵌入式微处理器的设计是便携式智能设备研发时重要的组成部分，而8051芯片的架构研究正是微处理器设计的技术基础。从芯片的结构组成，技术特点和硬件描述几个方面介绍了有关8051芯片的实体设计，希望能为嵌入式微处理器的发展打下良好的基础。
【关键词】 8051芯片；嵌入式微处理器；VHDL语言
便携式智能设备包括PDA、智能手机、PSP、数码播放器、电子书以及平板电脑等等。而8051芯片正是面向便携式智能设备的一种常用核心部件。8051芯片作为一套完整的微处理器体系结构，拥有大量的内置控制存储器（ROM和EPROM）和RAM，增强型的I/O端口和访问外部存储器的能力。8051的体系结构非常灵活，除具有许多高效率位处理特性外，还能利用高级语言和较大的数据空间（64KB的控制存储器和64KB的RAM）。
一、8051芯片概述
8051是MCS-51系列芯片的一个子系列，除此之外还有80 52子系列和8051CMOS芯片。8051子系列主要的技术特点有：提供不同类型的存储器。除掩模ROM、EPROM以外，还能提供E2 PROM或 FLASH MEMORY。扩展的存储器容量。ROM扩展到64KB ，RAM扩展到512B。提高运行速度。时钟频率已达16MHZ/ 24MHz。发展低电压专用芯片。工作电压可低于1.8V。扩大接口功能，如设置高速口，扩展I/O数量，增加外部中断源以及将ADC，PWM做到片内。扩展定时器/计数器的数量和功能。提高可靠性，如设置看门狗（WDT）、电源监测和时钟监测。完善和发展串行总线，促进单片机多机和网络系统的发展，提供多种封装形式。
二、芯片结构
MCS-51系列芯片的主要组成有CPU系统（CPU，时钟系统，总线控制逻辑），外围功能单元和归一化的I/O端口。8051子系列的主要结构特点：（1）外部引脚。RST系统复位用，ALE数据（地址）复用控制；EA 外部/内部程序存储器选择；PSEN 外部程序存储器的取址控制。（2）中断系统。2个外部中断源 INT0，INT1；2个定时器溢出中断（T0，T1）；1个串行中断。（3）串行接口UART。1个带有移位寄存器工组方式的通用异步收发器。（4）I/O端口。四个8位端口 P0，P1，P2，P3；P0为数据总线，P1为用户端口，P2 为基本输入输出端口，P3为并行扩展总线的读写控制。（5）CPU：有突出控制功能的指令系统。8051芯片的处理器部件主要体现了一般嵌入式芯片软硬件可裁减的特点，可以灵活配置芯片的各项性能参数。
三、基于VHDL语言的实体设计
超高速集成电路硬件描述语言，简称VHD（VHSIC Hardware Description Language）语言。在实现8051芯片实体设计的过程中，需利用硬件描述语言VHDL对8051芯片进行编程。8051编程的基本接口实体设计为：
entity uart_top_tb is
——定义类属参数
Generic（
DATA_BIT：INTEGER：= 8；
TOTAL_BIT：INTEGER：= 10；
PARITY_RULE：PARITY：= none；
FULL_PULSE_COUNT：BD_COUNT：= BD9600_FPC；
——5208 if testing 9600 baudrate
RISE_PULSE_COUNT：BD_COUNT：= BD9600_HPC
——2604 if testing 9600 baudrate）；
Port（
clk_in：in std_logic；
RxD_in：in std_logic；
send_bus：in std_logic_vector（7 downto 0）；
TxD_out：out std_logic
recv_out：out std_logic；
send_over_out：out std_logic；
recv_bus_out：out std_logic_vector（7 downto 0））；
end uart_top_tb。
四、综述
8051芯片是便携式智能设备硬件架构的重要组成部分，它的产生对于便携式智能设备微处理器的发展有着巨大的推动作用。而8051芯片实体设计，也是嵌入式系统教科书般的研究课题。希望通过此文的浅析，能为智能设备核心处理器的设计做出重要贡献。
参考文献
[1]陈荣，陈华．VHDL芯片设计[M]．北京：机械工业出版社，2006
[2]Mike Predko .Programming and Customizing The 8051 Microcontroller[M].Beijing：People’s Posts & Telecommunications Publishing House，2006
[3]赵世霞，杨丰，刘揭．VHDL与微机接口技术[M]．北京：清华大学出版社，2004
[4]I.Scott Mackenize．8051微控制器教程[M]．北京：清华大学出版社，2005
【关键词】 8051芯片；嵌入式微处理器；VHDL语言
便携式智能设备包括PDA、智能手机、PSP、数码播放器、电子书以及平板电脑等等。而8051芯片正是面向便携式智能设备的一种常用核心部件。8051芯片作为一套完整的微处理器体系结构，拥有大量的内置控制存储器（ROM和EPROM）和RAM，增强型的I/O端口和访问外部存储器的能力。8051的体系结构非常灵活，除具有许多高效率位处理特性外，还能利用高级语言和较大的数据空间（64KB的控制存储器和64KB的RAM）。
一、8051芯片概述
8051是MCS-51系列芯片的一个子系列，除此之外还有80 52子系列和8051CMOS芯片。8051子系列主要的技术特点有：提供不同类型的存储器。除掩模ROM、EPROM以外，还能提供E2 PROM或 FLASH MEMORY。扩展的存储器容量。ROM扩展到64KB ，RAM扩展到512B。提高运行速度。时钟频率已达16MHZ/ 24MHz。发展低电压专用芯片。工作电压可低于1.8V。扩大接口功能，如设置高速口，扩展I/O数量，增加外部中断源以及将ADC，PWM做到片内。扩展定时器/计数器的数量和功能。提高可靠性，如设置看门狗（WDT）、电源监测和时钟监测。完善和发展串行总线，促进单片机多机和网络系统的发展，提供多种封装形式。
二、芯片结构
MCS-51系列芯片的主要组成有CPU系统（CPU，时钟系统，总线控制逻辑），外围功能单元和归一化的I/O端口。8051子系列的主要结构特点：（1）外部引脚。RST系统复位用，ALE数据（地址）复用控制；EA 外部/内部程序存储器选择；PSEN 外部程序存储器的取址控制。（2）中断系统。2个外部中断源 INT0，INT1；2个定时器溢出中断（T0，T1）；1个串行中断。（3）串行接口UART。1个带有移位寄存器工组方式的通用异步收发器。（4）I/O端口。四个8位端口 P0，P1，P2，P3；P0为数据总线，P1为用户端口，P2 为基本输入输出端口，P3为并行扩展总线的读写控制。（5）CPU：有突出控制功能的指令系统。8051芯片的处理器部件主要体现了一般嵌入式芯片软硬件可裁减的特点，可以灵活配置芯片的各项性能参数。
三、基于VHDL语言的实体设计
超高速集成电路硬件描述语言，简称VHD（VHSIC Hardware Description Language）语言。在实现8051芯片实体设计的过程中，需利用硬件描述语言VHDL对8051芯片进行编程。8051编程的基本接口实体设计为：
entity uart_top_tb is
——定义类属参数
Generic（
DATA_BIT：INTEGER：= 8；
TOTAL_BIT：INTEGER：= 10；
PARITY_RULE：PARITY：= none；
FULL_PULSE_COUNT：BD_COUNT：= BD9600_FPC；
——5208 if testing 9600 baudrate
RISE_PULSE_COUNT：BD_COUNT：= BD9600_HPC
——2604 if testing 9600 baudrate）；
Port（
clk_in：in std_logic；
RxD_in：in std_logic；
send_bus：in std_logic_vector（7 downto 0）；
TxD_out：out std_logic
recv_out：out std_logic；
send_over_out：out std_logic；
recv_bus_out：out std_logic_vector（7 downto 0））；
end uart_top_tb。
四、综述
8051芯片是便携式智能设备硬件架构的重要组成部分，它的产生对于便携式智能设备微处理器的发展有着巨大的推动作用。而8051芯片实体设计，也是嵌入式系统教科书般的研究课题。希望通过此文的浅析，能为智能设备核心处理器的设计做出重要贡献。
参考文献
[1]陈荣，陈华．VHDL芯片设计[M]．北京：机械工业出版社，2006
[2]Mike Predko .Programming and Customizing The 8051 Microcontroller[M].Beijing：People’s Posts & Telecommunications Publishing House，2006
[3]赵世霞，杨丰，刘揭．VHDL与微机接口技术[M]．北京：清华大学出版社，2004
[4]I.Scott Mackenize．8051微控制器教程[M]．北京：清华大学出版社，2005