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Themenstellung

für die Diplomarbeit

von

Andreas Tüchler

Thema: "Entwicklung eines FPGA-basierten Emulators zur Untersuchung des Systemverhaltens von Mikrocontrollern der Motorola HC12 Familie"

Beschreibung:

Ziel der Arbeit ist die Schaffung einer modularen Systemplattform, die eine echtzeitfähige Hardwaresimulation von Mikrocontrollern (MCU) mit STAR12 CPU erlaubt. Dazu soll der in Verilog RTL existierende Source Code für CPU, System Integration Module (SIM) und der vorhandenen Interface Module (CAN, SPI, SCI etc.) auf FPGAs der Altera FLEX 10k-Serie übertragen werden.

Ein wesentlicher Teil der Arbeit besteht darin, die im bestehenden Source Code vorhandenen Hardmakros für Flash-Memories, EEPROMs und analoge Komponenten (PLL, Power-On Reset etc.) in geeigneter Form zu ersetzen, ohne dabei entscheidene Code-Veränderungen durchzuführen. So kann beispielsweise eine interne PLL durch einen externen Oszillator in ihrer grundlegenden Funktionalität einfach nachgebildet werden.

Die Code-Struktur der MCU, die nicht für eine FPGA-Implementierung optimiert ist, erfordert hinsichtlich erreichbarer Performance und gewünschter Deviceauslastung eine Aufteilung des Designs auf mehrere Bausteine. Der Systemtakt der zugrundeliegenden MCU beträgt dabei 20MHz. Dieser Wert sollte ebenfalls für den Betrieb des Emulators erreichbar sein.

Im folgenden sind die wesentlichen Bearbeitungsschritte aufgeführt:

  • Analyse des existierenden Source Codes für CPU, SIM und Interface Module
  • Substitution von Hardmakros, die keine Implementierung im FPGA erlauben (PLL etc.)
  • Funktionale Verifikation des adaptierten MCU Designs
  • Konzeption einer modularen Hardwarestruktur und Auswahl geeigneter Komponenten
  • Entwurf der erforderlichen Trägerplatine (Schematics, evtl. PCB-Layout)