PDF《一种实用单片机和C P L D最小应 用系统的 设计》

经验交流 TechnicaI Gommunications 《自动化技术与应用》2009年第28卷第8期 一种实用单片机和C P L D最小应 用系统的 毕立恒,刘玉宾 (黄河水利职业技术学院自动化工程系,河南开封453002) 设计 摘要:单片机应用系统中,通常由程序存储器、A/D电路、D/A电路、数据存储器、键盘、显示器、通信接口等部分组成.

传统 的设计要用到一些专用的可编程接口器件或多片标准逻辑器件设计接口电路,器件多必然带来PCB面积大、布线困难、可靠 性减低等缺点,难以实现产品达小型化、集成化和高可靠性.随着FPGA和CPLD的发展,用FPGA和CPLD取代1vrL/COMS 逻辑电路在嵌入式应用设计中得到越来越多的应用. 关键词:单片机;

CPLD,总线 中图分类号:TP368.1 文献标识码:B 文章编号:1003―724l(2009)08―0111―04 The Design of a Practical System with the Microcontroller and CPLD BI Li-heng,LIU Yu-bin (Department of robotizated Engineering,Yellow river vocational technic institute,Kai Feng

453002 China) Abstract:In single-chip application system,the system is composed of memorizer,A/D,D/A,and some special programmable devices.This paper discusses the design of the system by using the FPGA and CPLD devices to replace the TTL/COMS devices. Key word:single―chip;

CPLD;

bus

1 引言 CPLD(复杂可编程逻辑电路)是一种具有丰富的可编 程I/0引脚的可编程逻辑器件,具有在系统可编程、使 用方便灵活的特点;

可实现常规的逻辑器件功能和复杂 的时序逻辑功能.单片机具有功能灵活,易于人机对 话,良好的数据处理能力、和很高的性价等特点.在功 能上,单片机与CPLD有很强的互补性.CPLD同单片机 接口,可以作为单片机的一个外设,实现单片机所要求的 功能.通过把数字部分做进CPLD中,省去了绝大多数 中规模集成电路,例如,实现常用的地址译码,锁存器、 8255等功能,也可实现扩展串行口等单片机所要求的特 殊功能.实现嵌入式应用系统的灵活性,也提高了嵌入 式应用系统的性能.把CPLD应用于嵌入式应用系统, 同单片机结合起来,更能体现其在系统可编程、使用方 便灵活的特点.以此两类器件相结合的电路结构在很多 收稿日期:2

0 09―0 3―09 高性能的仪器仪表和电子产品中被广泛的应用.

2 系统设计思想及可行性[1] 在MCU一51单片机应用系统中,通常有程序存储 器、A/D电路,D/A电路、数据存储器、键盘、显示 器、通信接口等部分组成.传统的设计中系统要用到一 些专用的可编程接口器件或多片标准的逻辑电路等来设 计接口电路,除了地址译码外,还有一些控制逻辑电路来 保证系统的正常有序的工作,通常采用标准的T T L/ COMS逻辑电路可是实现,但是,器件多必然带来PCB面 积大、布线困难、可靠性减低等缺点,难以实现设计的 产品达到小型化、集成化和高可靠性.随着FPGA和CPLD的迅速发展,用FPGA和CPLD取代TTL/COMS 逻辑电路在嵌入式应用设计中得到越来越多的应用. CPLD内部逻辑宏单元(Macrocell)的可编程寄存器 功能块可以单独配置成时序逻辑工作方式,可实现寄存 器功能,因此,可通过宏单元对单片机的控制输出信号 万方数据 《自动化技术与应用》2009年第28卷第8期 经验交流 TechnicaI Communications 实现输出锁存,实现输出口扩展.要实现数据的输入, 要求数据总线具有三态特性,CPLD的I/O控制块可控 制I/O引脚单独地配置为输入、输出和双向工作方式j 所有的I/O引脚都有一个三态缓冲器,它由全局使能信 号中的一个控制,或者把使能端直接连接到地(GND)或 高电平(vcC)上,当三态缓冲器的控制端接地时,其输出 是高阻态,此时的I/O引脚可作为专用的输入引脚,接高 电平时,输出使能有效.因此,可以实现单片机的输入 口扩展.对于系统中的控制逻辑,通过CPLD宏单元和 逻辑阵列块实现.通过CPLD对单片机的外围器件扩展 的可行性分析,该最小系统可以实现. MAX7000系列器件可与TTL兼容,MAX7000系列 器件采用CMOS E2ROM单元实现逻辑功能,这种用户 可编程结构可以容纳各种各样的、独立里的组合逻辑 和时序逻辑功能.在开发和调试阶段,可快速而有效的 反复编程MAX7000系列器件.可编程、擦除1 00次以 上.详细资料可参考文献【l】