采用CPLD來(lái)替代微處理器的6種方法

　　看門(mén)狗定時(shí)器

　　很多系統(tǒng)管理應(yīng)用需要采用定時(shí)器。設(shè)計(jì)人員可能會(huì)吃驚地發(fā)現(xiàn)CPLD可以用于實(shí)現(xiàn)通常由微控制器完成的定時(shí)器功能。利用幾個(gè)分立電容、電阻、二極管和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單但是有效的電阻電容(RC)定時(shí)器電路，周期性的對(duì)CPLD上電。在圖4的實(shí)例電路中，設(shè)置RC值來(lái)建立一個(gè)10秒定時(shí)器?？梢岳萌齻€(gè)外部電容(C1、C2和C3)來(lái)擴(kuò)展這一基本定時(shí)器，三個(gè)電容被用于建立一個(gè)簡(jiǎn)單的非易失二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這樣，在MAX IIZ EPM240Z CPLD中利用19％的邏輯就可以完全實(shí)現(xiàn)從10秒到80秒的間隔周期(2)。

圖4. 為MAX IIZ CPLD開(kāi)發(fā)基于定時(shí)器的上電電路

　　CPLD和微控制器結(jié)合使用的實(shí)例

　　CPLD并不總是和微控制器相競(jìng)爭(zhēng)。在以下幾個(gè)例子中，CPLD是微控制器優(yōu)異的輔助器件。

　　GPIO引腳擴(kuò)展

　　在常見(jiàn)的通用I/O(GPIO)引腳擴(kuò)展應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員把低成本小型微控制器的可編程功能和CPLD的通用IO資源結(jié)合起來(lái)使用。CPLD構(gòu)建一組內(nèi)部寄存器，微控制器通過(guò)I2C或者SPI等串口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這些寄存器(圖5)，使微控制器能夠使用現(xiàn)有的I/O資源來(lái)擴(kuò)展其I/O總數(shù)量。利用擴(kuò)展I/O，設(shè)計(jì)人員還可以使用CPLD進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，從而提高了CPLD的實(shí)用性(3)。

圖5. GPIO引腳擴(kuò)展

　　端口管理

　　便攜式應(yīng)用設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要連接具有不同I/O接口的器件。這一功能被稱(chēng)為橋接，因?yàn)椴捎肅PLD來(lái)構(gòu)成不同接口之間的“橋”。這一節(jié)介紹三個(gè)這樣的例子：

• 串行至串行 - I2C至SPI
• 串行至并行 – SPI器件(串行)至主處理器(并行)
• 并行至并行 - 主處理器至CF+

　　在每一例子中，有幾個(gè)原因表明為什么CPLD是優(yōu)于微控制器的選擇。一個(gè)原因是微控制器不能有效地提供需要的I/O數(shù)量。采用微控制器不一定能滿(mǎn)足接口需要的性能。此外，在微控制器中實(shí)現(xiàn)這些功能要比在CPLD硬件中復(fù)雜得多。