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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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用CPLD實(shí)現(xiàn)單片機(jī)讀寫模塊

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

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

module mcurw(MCU_DATA,ALE,CS,RD,WE,CONREG1,CONREG2);

inout[7:0]MCU_DATA;//單片機(jī)的地址數(shù)據(jù)復(fù)用信號(hào)

output[7:0]CONREG1,CONREG2;//內(nèi)部控制寄存器

input ALE; //單片機(jī)的地址鎖存信號(hào)

input CS; //單片機(jī)的片選信號(hào)

input RD; //單片機(jī)的讀信號(hào)

input WE; //單片機(jī)的寫信號(hào)

reg[7:0]LAMCU_DATA; //內(nèi)部控制寄存器

r

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