嵌入式單總線控制器設(shè)計(jì)

　　2 控制器設(shè)計(jì)

　　2.1 控制器結(jié)構(gòu)

　　控制器結(jié)構(gòu)如圖3所示，控制器由4部分組成，即邏輯控制、單總線時(shí)序控制、數(shù)據(jù)緩存和計(jì)數(shù)器。邏輯控制部分用于實(shí)現(xiàn)與CPU的通信，D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，EN為啟動(dòng)信號(hào)，下降沿有效。A1、A0為地址信號(hào)，其組合決定控制器的工作狀態(tài)。A1A0=00，控制器對(duì)DS1820執(zhí)行復(fù)位操作；A1A0＝01，控制器執(zhí)行寫入操作；A1A0=10，控制器執(zhí)行讀出操作?？刂破饔赏獠刻峁?00 kHz的時(shí)鐘信號(hào)CLK，產(chǎn)生5 μs的計(jì)數(shù)周期，控制器以5 μs為一個(gè)時(shí)間片形成DS1820的讀寫時(shí)序。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸出值控制讀寫周期。單總線時(shí)序控制部分的主要功能是產(chǎn)生單總線的讀寫時(shí)序，并向DS1820輸出控制命令，讀出DS1820測(cè)得的數(shù)字溫度值及其他輸出信息。

2.2 讀寫時(shí)序的實(shí)現(xiàn)

　　DS1820要求引腳驅(qū)動(dòng)必須是漏極開路引腳，控制器用三態(tài)門與DS1820連接，如圖4所示。其中ctrl為三態(tài)門控制信號(hào)，當(dāng)ctrl=0時(shí)輸出信號(hào)，ctrl=1時(shí)輸入信號(hào)。控制器采用5 μs作為基本計(jì)時(shí)單位，可以保證DS1820時(shí)序關(guān)系有一定的余地。

　　寫字節(jié)部分VHDL代碼：

　　3 仿真波形

　　控制器的VHDL程序在MAX+plusII平臺(tái)編譯通過(guò)，并獲得了正確的復(fù)位、讀、寫時(shí)序。圖5為寫時(shí)序波形，寫入77H字節(jié)。每次寫入新的bit前，控制器將總線電平拉底10 μs。

　　基于VHDL的嵌入式DS1820控制器，具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高、通用性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，嵌入軟核的FPGA可以分擔(dān)許多微處理器的工作，降低系統(tǒng)對(duì)CPU實(shí)時(shí)性的要求，也降低了軟件開發(fā)的難度。本文雖然是針對(duì)DS1820設(shè)計(jì)的控制器，但由于單總線通信協(xié)議的通用性，也可以用于其他單總線器件。