用CPLD實(shí)現(xiàn)單片機(jī)讀寫模塊

時(shí)間：2023-03-20 02:49:57 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：介紹實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與Xilinx公司XC9500系列可編程邏輯器件的讀寫邏輯功能模塊的接口設(shè)計(jì)，以及Xilinx公司的XC9500系列可編程邏輯器件的開發(fā)流程。

CPLD（復(fù)雜可編程邏輯電路）是一種具有豐富的可編程I/O引腳的可編程邏輯器件，具有在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)；不但可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的邏輯器件功能，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序邏輯功能。把CPLD應(yīng)用于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，同單片機(jī)結(jié)合起來，更能體現(xiàn)其在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)。CPLD同單片機(jī)接口，可以作為單片機(jī)的一個(gè)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)所要求的功能。例如，實(shí)現(xiàn)常用的地址譯碼、鎖存器、8255等功能；也可實(shí)現(xiàn)加密、解密及擴(kuò)展串行口等單片機(jī)所要求的特殊功能。實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性，也提高了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的性能。

2 Xilinx公司的可編程邏輯器件

Xilinx公司的XC9500系列可編程邏輯器件是一款高性能、有特點(diǎn)的可編程邏輯器件。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上看，它包含三種單元：宏單元、可編程I/O單元和可編程的內(nèi)部連線。它的主要特點(diǎn)是：

①高性能。在所有可編程引腳之間pin-pin延時(shí)5ns；系統(tǒng)的時(shí)鐘速度可達(dá)到100MHz。

②容量范圍大。Xilinx公司的XC9500系列可編程邏輯器件的容量范圍為36～288個(gè)宏單元；可用系統(tǒng)門為800～6400個(gè)。

③5V在系統(tǒng)可編程�？梢跃幊�10000次。

④具有強(qiáng)大的強(qiáng)腳鎖定能力。

⑤每個(gè)宏單元都有可編程低功耗模式。

⑥沒有用的引腳有編程接地能力。

Xilinx的XC9500系列可編程邏輯器件的主要性能如表1所列。

3 CPLD同單片機(jī)接口設(shè)計(jì)

CPLD同單片機(jī)接口原理如圖2所示。

CPLD同單片機(jī)接口設(shè)計(jì)中，單片機(jī)采用Atmel公司的AT89C52，CPLD采用Xilinx公司的XC95216。該CPLD芯片結(jié)構(gòu)及性能見圖1和表1。AT89C52通過ALE、CS、RD、WE、P0口（數(shù)據(jù)地址復(fù)用）同XC95216芯片相連接。

表1 Xilinx XC9500t系列器件

項(xiàng) 目XC9536XC9572XC95108XC95144XC95216XC95288寄存器/個(gè)3672108144216288可用門數(shù)/個(gè)80016002400320048006400宏單元數(shù)/個(gè)3672108144216288fPD/ns57.57.57.51010tSU/ns3.54.54.54.56.06.0tCO/ns4.04.54.54.56.06.0fCNT/MHz100125125125111.1111.1fSYSTEM/MHz10083.383.383.366.766.7

注：fCNT=16位計(jì)數(shù)器最高工作頻率；fSYSTEM=整個(gè)系統(tǒng)的最高工作效率。

ALE：地址鎖存信號(hào)。

CS：片選信號(hào)。

RD：讀信號(hào)。

WR：寫信號(hào)。

AD0～AD7：數(shù)據(jù)地址復(fù)用信號(hào)。

本例的設(shè)計(jì)思想是，在XC95216設(shè)置兩個(gè)控制寄存器，通過單片機(jī)對(duì)兩個(gè)控制寄存器的讀寫來完成對(duì)其它過程的控制。

XC95216設(shè)置的兩個(gè)控制寄存器，可以作內(nèi)部寄存器，也可以直接是映射為I/O口。

圖2 XC9516同單片機(jī)接口原理圖

4 CPLD同單片機(jī)接口設(shè)置結(jié)果

本例中，使用Xilinx公司提供的Fundation ISE 4.2i Modelsim 5.5f軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的源文件模塊如下：

/**************************

//MCU和XC95216接口程序

//目的：MCU讀寫XC95216