用CPLD實現(xiàn)單片機對Flash Rom的讀寫控制

摘要：介紹一種用CPLD實現(xiàn)單片機對Flash Rom的讀寫控制方法。用CPLD實現(xiàn)單片機對Flash Rom的讀寫控制，不僅可以突破單片機I/O有限的局限，也充分體現(xiàn)了CPLD邏輯控制器件不僅可以擴展I/O口，而且具有邏輯功能的特點。

Abstract:Introducing a way of CPLD realizes that Microcontroller controls the read and write of Flash Rom. CPLD realizes that Microcontroller controls the read and write of Flash Rom, which not only is a breakthrough I / O limitations of Microcontroller, but also fully embodies the CPLD ——Logic Control Device not only can expand I / O port, but also has the characteristics of logic functions

引言：

　　無論哪種類型的單片機，I/O口是有限的。在某些應(yīng)用場合，單片機的I/O口是不夠用的，這時需要擴展單片機的I/O口，本設(shè)計選用CPLD擴展單片機的I/O口，實現(xiàn)單片機對Flash Rom的讀寫控制。之所以選用CPLD, 因為CPLD具有高集成度、高可靠性以及硬件邏輯結(jié)構(gòu)的可描述性等特點。采用CPLD作為接口擴展芯片, 大大減少了所用芯片的種類和數(shù)量,縮小了體積, 降低了功耗, 提高了系統(tǒng)的可靠性和整體性。

1 ispMACH 4032ZCPLD

　　復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD （Complex Program2mable Logic Device）是一種半定制的專用集成電路ASIC （Application Specific Integrated Circuit） 。其芯片上按一定排列方式集成了大量的門和觸發(fā)器等基本邏輯元件。通過軟件編程可以實現(xiàn)這些元件的連接,從而使之完成某個邏輯電路或系統(tǒng)的功能,成為一個可在實際電子系統(tǒng)中使用的ASIC。

　　本設(shè)計采用的是ispMACH 4000Z CPLD。ispMACH 4000Z CPLD系列器件的主要特點是，靜態(tài)功耗僅為目前低電壓CPLD的20%，而且運行速度極快。該系列第一種產(chǎn)品ispMACH 4032Z，管腳至管腳的遲延為3.5nS，時鐘至輸出的遲延為3.0nS，建立時間為2.2nS，工作頻率高達265MHz。ispMACH 4032Z目前已經(jīng)上市，有商用、工業(yè)用和車用三種溫度選擇，采用48腳TQFP或球間距為0.8毫米的49球芯片柵格陣列封裝。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計

　　2.1 硬件設(shè)計

　　眾所周之，無論哪種型號的單片機，I/O口是有限的，如果不去擴展I/O口，單片機的應(yīng)用將受到局限。而CPLD具有豐富的I/O口的邏輯器件，單片機用COLD擴展接口可以大大擴展單片機的實現(xiàn)功能，在單片機對Flash Rom的讀寫控制中，采用CPLD實現(xiàn)單片機對Flash Rom讀寫控制，不僅可以實現(xiàn)I/O口有限的局限，也充分體現(xiàn)了CPLD邏輯控制器件不僅能擴展I/O口，而且具有邏輯功能的特點，系統(tǒng)的設(shè)計思想闡述如下：

　　系統(tǒng)硬件連接框圖如圖

　　上述框圖設(shè)計說明如下：利用單片機ADUC831的P2.5、P2.6分別與Flash Rom的寫控制端相連。P0口作為CPLD與單片機I/O相連，P2.0作為CPLD的控制選擇端，P2.7作為CPLD同步控制端，CPLD的輸出A0-A7作為Flash Rom的低8位地址，A8-A15為Flash Rom的高8位地址，D0-D7作為數(shù)據(jù)的輸入輸出口。

　　2.2 CPLD軟件設(shè)計

　　ALTERA 公司的CPLD 開發(fā)軟件有MAX +PlusII和QuartusII,這里使用MAX+PlussII完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計, MAX+PlussII支持原理圖輸入、VHDL 語言輸入、狀態(tài)圖輸入和混合輸入等輸入方法。VHDL硬件描述語言,與具體的工藝技術(shù)和器件無關(guān),易于共享和復(fù)用,具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力。單片機通過CPLD實現(xiàn)對Flash Rom的控制，在設(shè)計中, CPLD需要實現(xiàn)的功能是CPLD對Flash Rom讀和寫，大大縮減了單片機的工作。用VHDL對該功能模塊編程編譯。程序片段如下：

　　Architecture flash rom is

　　Signal oel, opl: std_logic

　　Signal oeh, oph: std_logic

　　Signal rdw, rdr: std_logic

　　Begin

　　Status_select: block

　　Signal tmp：std_ logic_vector （5 down to）

　　Signal reg：std_logic_vector （44 down 0）

　　Tmp<=”01011011000zz01”when reg=”00000”else

　　”00011011000zz01”when reg=”00000”else

　　”01010111000zz01”when reg=”00000”else

　　”11110001000zz01”when reg=”00000”else

　　”111100110000zz01”

　　Process （clk）

　　Begin

　　If clk’event and clk=’1’then

　　Reg<=status;

　　End if;

　　End process;

　　2.3單片機程序設(shè)計

　　單片機主要完成系統(tǒng)的控制功能,在實現(xiàn)輸出控制接口時需要與CPLD配合,提供CPLD 需要的數(shù)據(jù)和地址及控制線。當需要某一組輸出工作時,先將該組地址存入DPTR 中, 再使用指令:MOVX A, @DPTR,同時“WR”被拉低,而CPLD 的通道選擇端口與單片機的P0、P2. 0、P2. 7 相連接。CPLD通過這組信號判斷選擇并且使能Flash Rom,完成Flash Rom讀寫操作。

3 結(jié)束語

　　使用單片機和CPLD結(jié)合可以有效地實現(xiàn)過去需要利用單片機和大量外圍接口芯片才能完成的功能。采用CPLD作為接口擴展芯片,大大減少了所用芯片的種類和數(shù)量,縮小了體積,降低了功耗,提高了系統(tǒng)的可靠性和整體性。用CPLD實現(xiàn)單片機對Flash Rom的讀寫控制不僅可以實現(xiàn)I/O口有限的局限，也充分體現(xiàn)了CPLD邏輯控制器件不僅能擴展I/O口，而且具有邏輯功能的特點.近年來,隨著采用先進的集成工藝和大批量生產(chǎn), CPLD 器件成本不斷下降,集成密度、速度和性能都大幅度提高。這樣,一個芯片就可以實現(xiàn)一個復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng);再加上使用方便的開發(fā)工具,給設(shè)計修改帶來很大方便,可以大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計周期,從而極大提高產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻

　　[1]　張毅剛,彭喜源,曲春波. 單片機應(yīng)用技術(shù). 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。1997

　　[2] 侯伯亨,顧新. VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計。西安:西安電子科技大學(xué)出版社, 1999。

　　[3] 陳耀. VHDL語言設(shè)計技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社.2004