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用CPLD實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與ISA總線(xiàn)接口的并行通信
摘要:介紹了用ALTERA公司MAX7000系列CPLD芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC104ISA總線(xiàn)接口之間的關(guān)行通信。給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及程序源代碼。關(guān)鍵詞:CPLD ISA總線(xiàn) 并行通信
CPLD(Complex Programmable Logic Device)是一種復(fù)雜的用戶(hù)可編程邏輯器件,由于采用連續(xù)連接結(jié)構(gòu),易于預(yù)測(cè)延時(shí),從而使電路仿真更加準(zhǔn)確。CPLD是標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模集成電路產(chǎn)品,可用于各種數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。近年來(lái),由于采用先進(jìn)的集成工藝和大指量生產(chǎn),CPLD器件成本不斷下降,集成密度、速度和性能大幅度提高,一個(gè)芯片就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng);再加上使用方便的開(kāi)發(fā)工具,使用CPLD器件可以極大地縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,給設(shè)計(jì)修改帶來(lái)很大方便[1]。本文以ALTERA公司的MAX7000系列為例,實(shí)現(xiàn)MCS51單片機(jī)與PC104ISA總線(xiàn)接口的并行通信。采用這種通信方式,數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確高速,在12MHz晶振的MCS51單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,可以滿(mǎn)足與PC104 ISA總線(xiàn)接口實(shí)時(shí)通信的要求,通信速率達(dá)200Kbps。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
用CPLD實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC104ISA總線(xiàn)接口的并行通信,由于PC104主要完成其它方面的數(shù)據(jù)采集工作,只是在空閑時(shí)才能接收單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù),所以要求雙方通信的實(shí)時(shí)性很強(qiáng),但數(shù)據(jù)量不是很大。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,單片機(jī)用中斷方式接收數(shù)據(jù),PC104采用查詢(xún)方式接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。
在單片機(jī)部分,D[0..7]是數(shù)據(jù)總線(xiàn),A[0..15]是地址總線(xiàn),RD和WR分別是讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn),INT0是單片機(jī)的外部中斷,當(dāng)單片機(jī)的外部中斷信號(hào)有效時(shí),單片機(jī)接收數(shù)據(jù)。
在CPLD部分,用一片MAX7000系列中的PM7128 ESLC84來(lái)實(shí)現(xiàn),用來(lái)完成MCS51與PC104ISA總線(xiàn)接口之間的數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)查詢(xún)及延時(shí)等待。
在PC104ISA部分,只用到PC104的8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)D[0..7],A[0..9]是PC104的地址總線(xiàn);/IOW和/IOR是對(duì)指定設(shè)備的讀寫(xiě)信號(hào);AEN是允許DMA控制地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)和讀寫(xiě)命令線(xiàn)進(jìn)行DMA傳輸以及對(duì)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備的讀寫(xiě);IOCHRDY是I/O就緒信號(hào),I/O通道就緒為高,此時(shí)處理機(jī)產(chǎn)生的存儲(chǔ)器讀寫(xiě)周期為4需5個(gè)時(shí)鐘周期,MCS51通過(guò)置此信號(hào)為低電平使CPU插入等待周期,從而延長(zhǎng)I/O周期;SYSCLK是系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào),使系統(tǒng)與外部設(shè)備保持同步;RESETDR是上電復(fù)位或系統(tǒng)初始化邏輯信號(hào),是系統(tǒng)總清信號(hào)。
2 基于MAX+plusII的硬件實(shí)現(xiàn)
ALTERA公司的CPLD開(kāi)發(fā)工具M(jìn)AX+plusII,支持多種輸入方式,給設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了極大的方便,因此本系統(tǒng)采用MAX+plusII進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的主體部分用原理圖輸入方式,由于庫(kù)中提供現(xiàn)成的芯片,所以使用很方便。原理圖輸入部分如圖2和圖3所示。圖2主要完成單片機(jī)與ISA接口通信中的數(shù)據(jù)傳輸和握手判斷。在圖2中,各信號(hào)說(shuō)明如下:
D[0..7] 單片機(jī)的8位雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn);
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