### 8051IP核的应用开发系统研究
#### 一、8051IP核简介与SOPC设计
**8051IP核**是基于经典的8051微控制器架构的一种软核（Soft Core）实现。通过在硬件描述语言（如Verilog HDL或VHDL）中定义8051微控制器的功能和结构，可以在可编程逻辑器件（如FPGA）上实现8051微控制器的功能。这种方式允许设计者根据具体的应用需求定制8051内核，例如增加外设接口、修改存储器配置等。
#### 二、基于8051IP核的SOPC设计及应用
**SOPC（System-on-a-Programmable-Chip）**是一种高度集成的设计方法，它结合了硬件可编程性和软件灵活性的优势，使得用户可以在单个FPGA器件上构建包含嵌入式处理器、外设以及自定义硬件加速器的完整系统。
在本研究中，作者采用了8051IP核作为核心组件之一，结合其他硬件资源（如ROM、RAM）和软件程序，构建了一个针对步进电机控制细分应用的SOPC系统。
#### 三、8051IP核与传统8051芯片的性能比较
1. **时钟信号输入方式不同**：传统8051芯片通常需要外部晶体振荡器提供时钟信号；而8051IP核可以直接使用FPGA内部时钟源。
2. **I/O口线简化**：在8051IP核中，一些传统芯片上的特殊功能引脚（如ALE、EA、PSEN等）被裁剪掉了，简化了I/O接口设计，提高了资源利用率。
3. **定时器改进**：8051IP核的定时器频率为CLK/16，相比于传统8051芯片的CLK/12有所提高，而且定时器数量可扩展至128个，增强了定时器功能的灵活性。
4. **独立串口设计**：8051IP核设计了独立的串口读写控制引脚，方便了与其他设备的数据通信。
5. **内存设计优化**：8051IP核中的ROM和RAM可通过第三方工具进行设计，例如MaxplusII或QuartusII提供的Megawizard Plus In Manager工具。这些工具支持RAM和ROM的实例化设计，可以根据需要配置不同大小的内存模块。
6. **指令执行效率提升**：8051IP核的目标代码与工业标准的8051微处理器兼容，但大多数指令周期只有4个时钟周期，相比之下，传统8051芯片的指令周期更长，这使得8051IP核的指令执行速度更快。
#### 四、8051IP核对步进电机的细分控制
**步进电机细分控制**是指通过对步进电机的励磁电流进行精确控制，使其在每个步进之间平滑过渡，从而提高步进电机的位置精度和减少振动。为了实现这一目标，本文设计了一个基于8051IP核的步进电机细分控制系统。
1. **细分原理**：通过给步进电机的不同相位施加特定的阶梯波电流，可以实现步进电机步距角的细分。具体而言，可以通过控制电流的大小和变化频率来调节步进电机的转动角度和速度。
2. **系统组成**：细分控制系统主要由以下四个模块构成：
- 定制的8051IP核：负责整个系统的控制逻辑。
- LED显示模块：用于显示系统状态和设置参数。
- 键盘控制模块：用户可以通过键盘输入初始化信息和调整控制参数。
- 步进电机细分驱动模块：根据8051IP核的指令驱动步进电机。
3. **工作流程**：使用Megawizard Plug-In Manager工具将由程序生成的Hex文件初始化到定制的4K ROM单元中；然后，用户通过键盘输入初始化信息（如细分数、转动速度等），并实时调整步进电机的运行参数；8051IP核根据用户设置的参数控制步进电机的转动速度和方向，并通过LED显示当前状态。
基于8051IP核的SOPC设计不仅能够提供高效灵活的控制解决方案，还能够满足特定应用领域的需求，如步进电机控制细分等。通过对8051IP核与传统8051芯片的性能比较以及步进电机细分控制系统的详细介绍，可以看出8051IP核在现代电子设计中的广泛应用前景。
