核是一个数字系统的核心，负责整个系统的内存调度，中断管理，算术逻辑运算等，如同整个系统的大脑，是由物理电气实现逻辑功能的关键。虽然复杂，但不可忽略的是，核同其他数字器件一样，也是一个典型的逻辑器件，也是由逻辑门、触发器构成，那么也就可以由硬件描述语言来描述。对于每一个特定功能和性能的核而言，必有一组HDL描述等价于它，而具体的器件信号、封装等，是这组HDL依赖具体工艺的一种物理实现。因此，核本质上是一种知识产权，是一种特定的可描述的逻辑结构。

现在的FPGA设计，规模巨大而且功能复杂，进行设计时从最基本的模块设计开始比较复杂。一种广泛使用的解决办法是：对于较为通用的部分可以重用现有的功能模块，而把主要的时间和资源用在设计中的那些全新的、独特的部分。这种功能模块我们称作IP核(Intelligent Property)。IP核是具有知识产权核的集成电路芯核总称，是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中。到了SoC（System on Chip）阶段，IP核设计已成为ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit）电路设计公司和FPGA提供商的重要任务，也是其实力体现。对于FPGA开发软件，其提供的IP核越丰富，用户的设计就越方便，其市场占用率就越高。目前，IP核已经变成系统设计的基本单元，并作为独立设计成果被交换、转让和销售。

从IP核的提供方式上，通常将其分为软核、固核和硬核这3类。从使用灵活性来讲，软核的可复用使用性最高，并且灵活性高、可移植性强，允许用户自配置。软核是现在IP核应用最广泛的形式。

现在，单片机技术的普及以及设备向小型化、智能化发展，单片机以其特有的的优点广泛用于控制系统，它正朝着高性价比、多功能、速度更快、集成度更高等方向发展。无论是它本身还是单片机应用系统的设计方法，都会跟随者时代的变化而进步。单片机从最初的4位、8位发展，再到16位、32位甚至是现在64位，每一代的发展都使单片机的性能大幅度提高。并且，利用SoC技术实现嵌入式结构广泛受到重视，单片机已经成为IP库中的重要成员。结合单片机技术实现的软核，其内部结构灵活、可移植性较强。

本次设计的目的就是结合单片机技术和SoC技术，设计一个基于8051的8位单片机软核，并且通过相关的仿真软件和调试工具，对所设计的单片机软核进行仿真验证。通过对8位单片机软核的设计，加深对单片机内部工作原理的认识和SoC的实现方法，理解IP核的重要性。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计的目标是完成利用SoC技术完成兼容标准8051的单片机软核。结合8051单片机的内部架构，利用FPGA技术，将单片机内部各个模块用硬件描述语言实现，再将这些模块综合起来，能够正确的运行8051单片机的111条指令，进而达到8位单片机内核的设计。