Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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Design of an 8051 Microcontroller With Application-Specific Instructions and I/O Ports for Data Transmission

데이터 전송을 위한 전용 명령어 및 I/O 포트를 탑재한 8051 마이크로콘트롤러의 설계

  • Kim, Jihye (School of Electronic Engineering, Soongsil University) ;
  • Lee, Seongsoo (School of Electronic Engineering, Soongsil University)
  • Received : 2015.12.18
  • Accepted : 2015.12.30
  • Published : 2015.12.31
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Abstract

In this paper, an 8051 microcontroller with application-specific instructions and I/O ports for data transmission is designed. The designed microcontoller includes two UART ports and one SMBus port to control external devices and to transmit data with them. Application-specific instruction is developed and added to the instruction set to exploit these I/O ports. So the designed microcontroller can perform multi-device control and multi-byte transmission. Also, it can reduce the code size of the application program. Especially, the designed microcontroller does not stall and can execute other programs during data transmission, which significantly increases its efficiency. Synthesized in 0.18 um technology, the area overhead due to application-specific instructions was negligible. Operations of all instructions and I/O ports were verified to run correctly on a FPGA board.

본 논문에서는 데이터 전송을 위한 전용 명령어 및 I/O 포트를 탑재한 8051 마이크로콘트롤러를 설계하였다. 설계된 8051마이크로콘트롤러는 외부 디바이스를 제어하고 데이터를 주고받기 위해 2개의 UART 포트와 1개의 SMBus 포트를 탑재하였으며, 이들 포트를 운용하기 위한 전용 명령어를 개발하여 명령어 집합에 추가하였다. 이에 따라 여러 디바이스를 동시에 제어하고 데이터를 전송할 수 있으며, 응용 프로그램의 코드 크기도 줄일 수 있다. 특히, 다수의 디바이스와 데이터를 주고받는 동안에도 마이크로콘트롤러가 멈추지 않고 다른 프로그램을 수행할 수 있어서 동작 효율을 크게 향상할 수 있다. 0.18 um 공정에서 합성한 결과, 전용 명령어 추가로 인한 하드웨어 크기 증가는 무시할만하며, 모든 명령어 및 I/O 포트가 정상적으로 동작하는 것을 FPGA 보드에서 확인하였다.

Keywords

References

  1. J. Kim and U. Choi, "A Low Power smartRF Transceiver Hardware Design For 2.4 GHz Applications", Journal of IKEEE, vol. 12, no. 2, pp. 75-80, Jun. 2008.
  2. C. Oh and S. Lee, "A Study on Implement of Smart Battery Management System Using Embedded Processor", Journal of IKEEE, vol. 15, no. 4, pp. 345-353, Dec. 2011.
  3. Opencores, "OpenCore 8051", http://opencores.org/project,8051
  4. Y. Jang, "A Study of Low-Power Sensor Signal Processing SoC Platform", Doctoral Dissertation, Soongsil University, 2010.
  5. J. Kim, "A Study on Adding Serial Interface for Multi-Byte Transmission of OC8051 Microprocessor", to appear in Master Dissertation, Soongsil University, 2016.
  6. K. Seo, "Design and Implementation of System Management Bus Interface to Control the Smart Battery," Doctoral Dissertation, Yeungnam University, 2006.