80C196KC-ADMC401雙CPU接口電路設計/其應用

雖然ＣＰＵ的數(shù)據(jù)與地址線可以直接與ＰＳＤ連接，但是在雙口ＲＡＭ時，數(shù)據(jù)與地址信號必須分離。所需用到的鎖存器在圖２中省略了。ＰＳＤ４２３５PSD4235芯片是ＷＳＩ公司２０００年最新推出ＰＳＤ４０００系列產(chǎn)品，它能夠適應多種不同的微處理器。其片內(nèi)集成了４Ｍ位的閃速存儲器，１６個輸出微單元、２４個輸入微單元的ＣＰＬＤ、譯碼ＰＬＤ，５２個單獨可配置Ｉ／Ｏ端口，ＪＴＡＧ串行接口等，并且有支持掉電模式的低功耗可編程電源管理單元。ＰＳＤ芯片對外地址分配和各接口的邏輯譯碼由專用的軟件ＰＳＤＳＯＦＴＴＭＬＩＴＥ實現(xiàn)，具體情況請參考文獻[５～６]或登陸ｗｗｗ．ｗａｆｅｒｓｃａｌｅ．ｃｏｍ站點查詢。使用ＰＳＤ后極大地簡化了硬件電路的設計，減少了印制電路板的面積，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。顯示部分通過單片機控制圖形液晶模塊ＭＧＬＳ－１２０３２實現(xiàn)。該模塊有直接訪問方式和間接訪問方式兩種。本系統(tǒng)以間接訪問方式為基礎。圖２所示即為間接訪問方式的電路。顯示模塊的時序通過對８０Ｃ１９６編程實現(xiàn)。液晶模塊ＭＧＬＳ－１２０３２Ａ是兩片ＳＥＤ１５２０級聯(lián)在一起，一片處于主工作方式，一片處于從工作方式，它們分別控制顯示屏幕的左、右半屏。在編程時要特別注意漢字和字符顯示時在邊界區(qū)域兩片ＳＥＤ１５２０間的切換。模塊詳細的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體的編程實現(xiàn)方法可查閱文獻[７]。

系統(tǒng)中外部擴展了串行的Ｅ２ＰＲＯＭ電路，用來存放系統(tǒng)的一些固定參數(shù)等，使用的芯片是Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ２４Ｃ０２AT24C02。它只需通過８０Ｃ１９６ＫＣ的高速輸入、輸出通道（ＨＩＳ和ＨＳＯ）產(chǎn)生連續(xù)的高低電平序列，便可實現(xiàn)與ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳輸。從硬件的角度來看，該芯片不占用任何數(shù)據(jù)總線，連接簡單且節(jié)約大量系統(tǒng)資源。

１．３ ＡＤＭＣ４０１ADMC401部分設計

ＡＤＭＣ４０１ADMC401芯片是一個基于單片ＤＳＰ的控制器，適合工業(yè)應用領域中高性能控制。該芯片集成了一個２６ＭＩＰＳ（１３ＭＨｚ晶振）定點內(nèi)核ＡＤＳＰ－２１７１，單條指令執(zhí)行時間為３８．５ｎｓ，其編碼與ＡＤＳＰ－２１ｘｘＤＳＰ 系列完全兼容。內(nèi)核具有一套完備的外圍控制接口，以便在高度集成環(huán)境中快速實現(xiàn)對元器件的控制；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(shù)邏輯單元ＡＬＵ、一個乘法／累加器（ＭＡＣ）和一個桶式移位器。內(nèi)核還增加了位操作、平方、四舍五入和全局中斷屏蔽等指令。除此之外，ＡＤＭＣ４０１ADMC401芯片包括兩個靈活的雙緩沖器、雙向的同步串行口。圖３為ＡＤＭＣ４０１的功能框圖。ＡＤＭＣ４０１ADMC401芯片提供２Ｋ×２４位的內(nèi)部程序存儲器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、１個高性能８通道１２位模數(shù)轉(zhuǎn)換ＡＤＣ系統(tǒng)（它能經(jīng)過４對輸入實現(xiàn)雙通道同時采樣）、１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）、１個靈活的增量編碼器接口單元、２個可調(diào)頻的輔助ＰＷＭ輸出、１２條Ｉ／Ｏ數(shù)字信號線、１個雙通道事件捕獲系統(tǒng)、１個１６位看門狗定時器、２個１６位內(nèi)部定時器等。

ＰＳＤ３ＸＸPSD3XX芯片內(nèi)部同樣提供了許多應用系統(tǒng)需要的全部元件和外圍。對于８０５１、８０１９６和６８ＨＣ１１68HC11等微控制器來說與ＰＳＤ相配合是極為有用的。ＡＤＭＣ４０１與它結(jié)合同樣非常有效。考慮到ＡＤＭＣ４０１內(nèi)部程序的長度以及接口并不象８０１９６控制器那么多（８０１９６需要完成人機界面實現(xiàn)、信號傳送、外圍器件接口等），所以采用ＰＳＤ３１１（現(xiàn)有價格最低的３系列產(chǎn)品）。ＡＤＭＣ４０１芯片的引導程序裝載可以通過兩個引腳ＭＭＡＰ和ＢＭＯＤＥ的各種不同狀態(tài)產(chǎn)生。如果引腳ＭＭＡＰ和ＢＭＯＤＥ電位都為０，那么ＡＤＭＣ４０１芯片工作在所謂的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；如果引腳ＭＭＡＰ和ＢＭＯＤＥ設置為其它電位將會產(chǎn)生不同的引導模式；另外，４０１芯片有一個專門的低電平有效信號--引導存儲器選擇ＢＭＳ（Ｂｏｏｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ｓｅｌｅｃｔ）簡化了引導存儲器的接口。以上這些功能極大地方便了ＡＤＭＣ４０１與ＰＳＤ接口。圖４為ＡＤＭＣ４０１與ＰＳＤ３１１的接口電路圖（圖中還包括了一些其它外圍）。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，ＰＳＤ３１１的８根數(shù)據(jù)線并不與ＡＤＭＣ４０１的Ｄ７～Ｄ０相連，而是與Ｄ１５～Ｄ８Ｃ相連。還要注意，地址的最高位由ＡＤＭＣ４０１的Ｄ２２線提供（在ＡＤＭＣ４０１中沒有Ａ１４地址線）。ＢＭＳ信號充當ＥＰＲＯＭ的片選并與ＰＳＤ３１１的Ａ１９輸入相連接。Ａ１９在ＰＳＤ的程序里將被定義為芯片使能信號。ＡＤＭＣ４０１生成低有效讀和寫選通脈沖，它們與ＰＳＤ３１１的ＲＤ和ＷＲ輸入相連。這些選通脈沖在傳輸中用來選通ＰＳＤ３１１的ＥＰＲＯＭ和ＲＡＭ。ＡＤＭＣ４０１有２Ｋ×２４位的內(nèi)部程序存儲空間。在采用ＥＰＲＯＭ引導程序模式時（ＭＭＡＰ＝０，ＢＭＯＤＥ＝０），外部程序通過ＡＤＭＣ４０１內(nèi)部的定序器按照２４位命令格式一次性全部下載到其內(nèi)部程序存儲空間。當然應用程序可能大于ＡＤＭＣ４０１內(nèi)部程序存儲空間，不過程序如果執(zhí)行到后面的代碼，ＡＤＭＣ４０１會自動重新引導。引導程序存儲器由八頁組成，每頁８Ｋ字節(jié)長。一頁中除了第一個字節(jié)外每隔三個字節(jié)是一個空字節(jié)，第一個字節(jié)是該頁的長度，在兩個相鄰空字節(jié)中每組三個字節(jié)包含一個要裝入ＤＳＰ 內(nèi)部
程序存儲器的２４位指令。也就是說２Ｋ×２４位的內(nèi)部程序存儲空間需要８Ｋ×８位的外部存儲空間。在ＡＤＭＣ４０１的開發(fā)工具中有一個程序存儲器ＰＲＯＭ分配器實用程?quot;ＳＰＬ２１．ｅｘｅ。它為用戶程序計算正確的頁長度，并且根據(jù)適當?shù)膮f(xié)議為用戶程序的字節(jié)排序，極大地方便了程序代碼的生成。這些生成的代碼可以直接寫入ＰＳＤ３１１。