MCS-51單片機(jī)與PLD 可編程器件接口設(shè)計(jì)

1 引 言

在電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用，為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的靈活性。由于該器件可以通過(guò)軟件編程而對(duì)其硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行重構(gòu)，使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷。極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過(guò)程。

眾所周知，單片機(jī)具有性能價(jià)格比高、功能靈活、易于人機(jī)對(duì)話、良好的數(shù)據(jù)處理能力等特點(diǎn)，PLD則具有高集成度、高速、高可靠以及開發(fā)便捷規(guī)范等優(yōu)點(diǎn)，就目前常用的智能化儀器儀表和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)而言，由PLD和單片機(jī)為核心器件構(gòu)成的綜合電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。如果將單片機(jī)靈活的控制功能以及良好的人機(jī)對(duì)話功能與PLD高速高可靠性相結(jié)合，必將有效地突破傳統(tǒng)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的障礙，并使電子系統(tǒng)的性能有大幅度的提高。本文將以MCS-51與PLD的接口問(wèn)題作一探討。

2 接口方式

單片機(jī)與PLD器件的接口方式一般有兩種：獨(dú)立方式和總線方式。獨(dú)立方式通信的時(shí)序方式可由所設(shè)計(jì)的軟件自由決定，形式靈活多樣，它最大的優(yōu)點(diǎn)是接口邏輯無(wú)須遵循單片機(jī)內(nèi)固定的總線方式的讀寫時(shí)序。PLD的邏輯設(shè)計(jì)與接口的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)可以分先后相對(duì)獨(dú)立地完成。因此，獨(dú)立方式比較簡(jiǎn)單，這里不作詳細(xì)介紹。

單片機(jī)以總線方式與PLD器件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，對(duì)單片機(jī)而言，其編程相對(duì)于非總線方式來(lái)說(shuō)具有簡(jiǎn)單、控制可靠等特點(diǎn)，只需一條單字節(jié)指令就能完成所需的讀寫操作，如，MOV @DPTR，A；MOV A，@DPTR。其通信是純硬件行為，因此，速度快。對(duì)PLD器件來(lái)說(shuō)，可節(jié)省I/O口線，如圖1所示.，通過(guò)19根I/O口線可使單片機(jī)與PLD器件之間完成各種數(shù)據(jù)信息的交換。


要設(shè)計(jì)單片機(jī)與PLD器件以總線方式通信的接口邏輯，必須詳細(xì)了解單片機(jī)的總線讀寫時(shí)序。圖2是MCS-51單片機(jī)的時(shí)序圖。ALE為地址鎖存使能信號(hào)，可利用其下降沿將低8位地址通過(guò)P0口鎖存到PLD的地址鎖存器中；同時(shí)，高8位地址在P2口，單片機(jī)利用讀指令允許信號(hào)PSEN的低電平，將指令從P0 口讀入，指令讀入的時(shí)機(jī)是在PSEN的上升沿到來(lái)之前。然后，由P2口和P0口分別輸出高8位和低8位數(shù)據(jù)地址，并由ALE的下降沿將P0口的低8位地址鎖存到地址鎖存器。單片機(jī)可通過(guò)指令MOV A，＠DPTR使RD為低電平，由P0口將鎖存于IN1（或IN2）的數(shù)據(jù)讀入累加器A。若想要將累加器A的數(shù)據(jù)送到PLD，可通過(guò)指令MOV @DPTR，A，產(chǎn)生寫允許信號(hào)WR，使譯碼器輸出WR-ENABLE信號(hào)，從而將數(shù)據(jù)寫入輸出鎖存器。