基于PSD3XX與ADMC401接口設計的靜止無功發(fā)生器系統(tǒng)

1 PSD芯片說明

對于一個單片機系統(tǒng)，如果采用常規(guī)的RAM、ROM和邏輯器件分離的系統(tǒng)連接方式，必定會使整個控制電路過于龐雜，從而給設計和調試帶來很大的困難，同時也會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而美國WSI公司生產(chǎn)的可編程外圍邏輯器件PSD系列芯片內(nèi)集成有EPROM、SRAM和PLD陣列等部件，它將單片機所需的多個外圍芯片集成在一個芯片內(nèi)，從而大大地簡化了硬件電路的設計，減少了印制電路板的面積，縮短了開發(fā)周期。圖1是PSD3系列器件的組成結構。

從圖中可以看到PSD3XX內(nèi)部有256k位到1M位不等的EPROM，它們被均勻地分為8個相同大小的區(qū)，每個區(qū)都有相應的選擇信號，通過PSD中 PLD譯碼部分可產(chǎn)生相應的選擇信號。還有一些主要的功能部件，如多個單獨可配置I／O端口、兩個可編程陣列（PADA和PADB）、16k位靜態(tài)RAM 等。對于較大的系統(tǒng)，還可以通過水平級聯(lián)（以增加總線寬度為特點）或垂直級聯(lián)（以增加子系統(tǒng)深度為特點）等方式并配置多個PSD3XX來完成。 PSD3XX可以和多路復用或非多路復用總線的16位微控制器接口。并支持多種MCU，例如Intel的80196、80386EX，Motorola的 68HC16、683XX，Philips的80C51XA以及AD公司的ADSP2105等。如此大的儲存空間和功能單元極大地方便了單片機的嵌入式設計，同時地為用戶提供了更為簡單靈活的解決方案。圖2是常規(guī)的單片機系統(tǒng)和由PSD組成的系統(tǒng)進行硬件結構比較的示意圖，可見運用PSD后，系統(tǒng)結構得到極大簡化。

2 ADMC401芯片說明

對于系統(tǒng)設計者來說，數(shù)字信號處理（DSP）的普遍使用正在成為一股潮流。ADMC401［1］［2］芯片即是一個基于單片DSP的控制器，適合工業(yè)應用領域中的高性能控制。該芯片集成了一個26MIPS定點內(nèi)核ADSP－2171，其編碼與ADSP－ 21xx DSP系列完全兼容。該內(nèi)核具有一套完備的外圍控制接口，可以在高度集成環(huán)境中快速實現(xiàn)對元器件的控制。另外，它還包含三個計算單元、兩個數(shù)據(jù)地址發(fā)生器和一個程序定序器，其中計算單元包含一個算術邏輯單元ALU、一個乘法／累加器（MAC）和一個桶式移位器，而內(nèi)核也增加了位操作、平方、四舍五入和全局中斷屏蔽等指令。除此之外，ADMC401芯片還包括兩個靈活的雙緩沖器以及雙向同步串行口。圖3為ADMC401的功能框圖。從圖中可以看到：該芯片提供有2k×24位的內(nèi)部程序儲存器RAM、2k×24位的內(nèi)部程序存儲器ROM、1k×16位的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、一個高性能8通道12位模數(shù)轉換 ADC系統(tǒng)（它能經(jīng)過4對輸入實現(xiàn)雙通道同時采樣）、一個三相16位中心對稱的PWM發(fā)生器（能以最小開銷產(chǎn)生高精度的PWM信號）、一個增量編碼器接口單元、2個可調頻的輔助PWM輸出、12條I／O數(shù)字信號線、一個雙通道事件捕獲系統(tǒng)一個16位看門狗定時器和2個16位內(nèi)部定時器等。

程序和數(shù)據(jù)RAM可以通過串行口引導程序裝入，內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)RAM也可以從外圍設備經(jīng)地址總線和數(shù)據(jù)總線引導程序裝入。此外， ADMC401芯片還可充分利用DSP內(nèi)核的地址和數(shù)據(jù)總線，同時增添了重要的外存儲器和外設擴展能力，因而可擴展外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量，并使得DSP內(nèi)核能夠尋址到14k×24位的外部程序存儲器和13k×16位的外部數(shù)據(jù)存儲器，從而為其與PSD接口提供方便。

3 ADMC401與PSD311的接口設計

由于PSD3XX內(nèi)部提供了許多應用系統(tǒng)所需要的全部元件和“外圍”，這使得設計兩片式計算機系統(tǒng)成為可能。對于8051，80196和68HC11等微控制器來說，與PSD相配合是極為方便的。同樣，對于提供了外擴程序、數(shù)據(jù)存儲空間的ADMC401來說，也可以和PSD相配合?？紤]到系統(tǒng)成本，推薦使用的PSD芯片為PSD311（現(xiàn)有價格最低的產(chǎn)品）。

ADMC401芯片的引導程序裝載可以通過引腳MMAP和BMODE的各種不同狀態(tài)來完成，如果引腳MMAP和BMODE所加的電壓都為“0”，那么 ADMC401將工作在所謂的EPROM引導程序模式，其中被稱為“引導存儲器”的專用外部存儲空間將允許芯片和字節(jié)寬度的EPROM相連，并在上電時通過存儲器接口從外部裝載程序；而如果引腳MMAP和BMODE設置為其它電位，那么將會產(chǎn)生不同的引導模式。另外，ADME401芯片還有一個專門的低電平有效信號BMS（Boot Memory Select，引導存儲器選擇），可用于簡化引導存儲器的接口。以上這些功能極大地方便了ADMC401和PSD的接口設計。圖4為ADMC401和 PSD311的接口電路圖（圖中還包括一些其它外圍）。

由圖可見，ADMC401與PSD311的連接幾乎和它與標準的EPROM連接一樣簡單。由于總線的通路布在ADMC401內(nèi)部，因此，PSD311 的8根數(shù)據(jù)線并不是像常用的與ADMC401的D7～D0相連，而是與D15～D8相連。另外，還要注意，地址的最高位是由ADMC401的D22線提供的（在ADMC401中沒有A14地址線）。其BMS信號可用于EPROM的片選并與PSD311的A19輸入相連，A19在PSD的程序里將被定義為芯片使能信號，而由ADMC401生成低有效讀和寫選通脈沖，它們通常與對應于PSD311的輸入相連，這些選通脈沖在傳輸中可用來選通PSD311的EPROM和RAM。