基于FPGA的8位增强型CPU设计与验证的开题报告1.研究背景和意义随着计算机技术的飞速发展，FPGA作为集成度高、可编程性强的数字逻辑器件，广泛应用于数字电路设计、信号处理、图像处理等领域。基于FPGA设计的CPU具有灵活性高、成本低等优点，已经成为当前计算机系统中的重要组成部分。本项目旨在设计一个基于FPGA的8位增强型CPU，该CPU具有简单、快速的指令集、完善的存储器管理、高效的中断处理和多种输入输出方式等功能。该CPU可以被用于嵌入式系统、数字信号处理、机器视觉等领域，具有广泛的应用前景。2.研究内容和技术路线（1）CPU指令系统设计。设计符合8位CPU特点的指令集，包括算术运算、逻辑运算、移位运算等基本指令，以及跳转、中断、输入输出等高级指令。（2）存储器设计。实现CPU的数据存储器、程序存储器以及中断向量表等，确保程序执行的正确性。（3）中断处理设计。设计中断响应机制，使得CPU能够快速响应中断，并能够在处理完中断后恢复到中断前的程序执行状态。（4）输入输出接口设计。实现基本的串口、并口、键盘、LED灯等输入输出接口，为CPU提供更多的应用可能性。（5）硬件验证和仿真。使用VerilogHDL语言对CPU进行建模和仿真验证，并基于XilinxFPGA芯片搭建实验平台进行硬件验证。3.研究步骤和计划（1）文献调研和指令集设计。对当前已有的基于FPGA的CPU设计进行调研，并设计符合8位CPU特点的指令集。（2）存储器和中断处理模块设计。设计数据存储器、程序存储器和中断向量表，实现中断响应机制。（3）输入输出接口设计。实现基本的串口、并口、键盘、LED灯等输入输出接口。（4）CPU模块设计。设计CPU指令执行模块、中断处理模块、输入输出模块等核心模块，并进行模块测试和联调。（5）仿真验证和硬件验证。使用VerilogHDL语言进行仿真验证，并基于XilinxFPGA芯片搭建实验平台进行硬件验证。（6）论文撰写和答辩。撰写毕业论文并进行答辩。4.预期成果和创新点（1）设计出一个基于FPGA的8位增强型CPU，其指令集简单、快速，存储器管理完善，中断处理高效。（2）实现基本的串口、并口、键盘、LED灯等输入输出接口，为CPU提供更多的应用可能性。（3）搭建实验平台进行硬件验证，验证CPU的功能正确性，为今后应用提供参考。（4）论文撰写和答辩顺利通过，为今后从事相关工作打下坚实的基础。5.参考文献[1]阳波,詹小平.基于FPGA的8位单周期MIPS-CPU设计研究[J].现代计算机（专业版）,2012(28):3-5.[2]邓振华,吕芳芳.基于FPGA的8位高效CPU设计——以飞思卡尔HC08为例[J].微型计算机应用,2018,34(02):162-164.[3]罗晓瑜.基于FPGA的8位CPU设计与实现[D].江南大学,2018.[4]B.UdayKumar,Dr.T.KishoreKumar,AsitKumarGhosh.Alow-power8051microcontrollerusingFPGA[C].IEEE,2019:1-5.