طراحی و پیاده سازی یک میکروکنترلر عمومی برای ریز سیستم های مهندسی پزشکی- بخش1: هسته مرکزی

در این پایان نامه هسته مرکزی در یک کنترلر عمومی برای میکروسیستم های قابل کاشت در بدن طراحی و پیاده سازی شده است. کنترلر عمومی قابلیت پشتیبانی از کاربردهای مختلف در میکروسیستم های مجتمع مانند ثبت سیگنال های بیولوژیکی و تحریک بخشی از بافت بدن را دارا می باشد. این کنترلر توانایی پاسخگویی به طیف وسیعی از نیازهای موجود در کاربردهای ثبت و تحریک با تعداد پایین و بالایی از کانال ها را دارد. هسته مرکزی وظیفه ی دیکد کردن و اجرای دستورالعمل ها، تشخیص خطای پیش آمده، مدیریت عملکرد کنترلر و تبادل داده با بخش های مختلف را بر عهده دارد. این تبادل داده ممکن است با دنیای خارج، هسته عملیاتی و یا واحدهای جانبی (.p.d) باشد. همچنین هسته مرکزی تولید سیگنال های کنترلی مورد نیاز .p.d را نیز بر عهده دارد. این بخش با معماری cisc طراحی شده و قابلیت اجرای 26 دستورالعمل را دارد. در طراحی هسته مرکزی ملاحظات طراحی مورد نیاز برای میکروسیستم های قابل کاشت در بدن مانند تبادل داده به صورت سری با دنیای خارج، پشتیبانی از پروتکل های سری و موازی برای ارتباط با .p.d، اندازه کوچک، توان مصرفی پایین و کارایی بالا در نظر گرفته شده است. فرکانس کلاک اصلی این هسته 2mhz و نرخ تبادل داده با دنیای خارج برابر 2mbps می باشد. هسته مرکزی با زبان توصیف سخت افزار vhdl و به صورت ساختاری طراحی شده است. از نرم افزار ise متعلق به شرکت xilinx برای سنتز، شبیه سازی و پیاده سازی آن استفاده شده است. جانمایی فیزیکی هسته مرکزی توسط نرم افزار alliance cad system با تکنولوژی 0.13µm بدست آمد و مساحت اشغالی آن 160µm×100µm می باشد. برای بررسی صحت عملکرد طرح پیشنهادی بر روی xc2s200 از خانواده xilinx spartan ii fpga پیاده سازی شده، با موفقیت مورد آزمایش قرار گرفت.