PSD813F1及其接口編程技術(shù)

由ＷＳＩ公司研制的新一代可編程微控制器系統(tǒng)外圍器件ＰＳＤ８１３Ｆ１芯片，具備完整的在系統(tǒng)可編程（Ｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ)特性。其在系統(tǒng)可編程不僅僅是對程序存儲器而言，而是指整個芯片內(nèi)的所有功能塊的配置，而且可對器件的邏輯和功能進行隨時組態(tài)或重組。該芯片采用模塊化設(shè)計技術(shù)，可集成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)所需的多個外圍模塊，如將ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＰＬＤ等集成到單一硅片上，為簡化微控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高系統(tǒng)的可靠性、降低系統(tǒng)的成本、縮小產(chǎn)品尺寸、增強系統(tǒng)保密性提供了一條捷徑。
１ ＰＳＤ８１３Ｆ１PSD813F1芯片的性能特點
ＰＳＤ８１３Ｆ１的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。

ＰＳＤ８１３Ｆ１內(nèi)部集成了可分區(qū)段保護的１２８Ｋ字節(jié)ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ（閃速存儲器）和３２Ｋ字節(jié)ＥＥＰＲＯＭ，以及掉電時通過切換到備用電源以保持數(shù)據(jù)的２Ｋ字節(jié)ＳＲＡＭ。每一個存儲器塊可以被用戶通過配置定位在不同地址空間。ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ分成８個大小相同的塊，ＥＥＰＲＯＭ分成４個大小相同的塊，以上各塊均可被設(shè)定成程序空間或數(shù)據(jù)空間；２Ｋ字節(jié)的ＳＲＡＭ存儲器可完成數(shù)據(jù)緩存的功能。
芯片包括４個可編程Ｉ／Ｏ端口，共２７個允許獨立配置的端口引腳，端口Ａ、Ｂ和Ｃ為８位，端口Ｄ為３位，端口可設(shè)置為ＭＣＵ Ｉ／Ｏ、ＰＬＤ Ｉ／Ｏ、外設(shè)Ｉ／Ｏ、地址輸入輸出、數(shù)據(jù)端口等不同的配置，而且其中的１６個Ｉ／Ｏ引腳可以設(shè)定為ＣＭＯＳ電平或漏極開路工作方式。這些端口的工作方式由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、方向、控制、驅(qū)動選擇等寄存器決定，這些寄存器位于以ＣＳＩＯＰ為基地址的２５６字節(jié)空間里，ＣＳＩＯＰ基地址由配置軟件決定，不同寄存器具有唯一的相對于ＣＳＩＯＰ基地址的偏移地址，對寄存器的操作可在程序中完成。
ＰＳＤ８１３Ｆ１psd813f1的譯碼邏輯由內(nèi)部ＦＬＡＳＨ ＰＬＤ（包括ＦＤＰＬＤ和ＦＧＰＬＤ）實現(xiàn)，具體結(jié)構(gòu)由與陣列組成。ＦＤＰＬＤ為內(nèi)部功能部件提供地址譯碼，例如內(nèi)部的ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＳＲＡＭ、寄存器，以及Ｉ／Ｏ端口的選擇。ＦＧＰＬＤ用于實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯，如狀態(tài)機功能塊和組合邏輯的實現(xiàn)。
ＰＳＤ８１３Ｆ１的加密技術(shù)為系統(tǒng)的加密提供了便捷的實現(xiàn)方法，當ＰＳＤ配置寄存器中的保密位被置位時，不允許在器件編程器或通過ＪＴＡＧ端口讀器件，當使用ＪＴＡＧ端口時，只有全芯片擦除命令允許，其他命令被阻斷。
２ ＪＴＡＧ編程
ＰＳＤ８１３Ｆ１為真正的現(xiàn)場可編程器件，包括芯片的ＰＳＤ配置、ＰＬＤ陣列、ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ均能在系統(tǒng)中編程。
基于ＰＳＤ技術(shù)的硬件設(shè)計方法是采用硬件描述語言來設(shè)計復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)，生成符合ＰＳＤ芯片要求、在電路上可行的數(shù)字邏輯，通過ＷＳＩ公司提供的ＰＳＤＳＯＦＴ軟件包，可生成編程器所需的目標文件（包括程序及系統(tǒng)配置文件），經(jīng)ＪＴＡＧ接口可下載到芯片中。
端口Ｃ是可復(fù)用的端口，可配置成ＪＴＡＧ編程端口，在現(xiàn)場對空白器件進行在系統(tǒng)編程或?qū)σ丫幊唐骷M行重新編程，而無需使用微控制器。另外，也可以通過微控制器執(zhí)行來自ＥＥＰＲＯＭ的編程算法，ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ也可在系統(tǒng)內(nèi)被編程。通過執(zhí)行來自ＦＬＡＳＨ ＭＥＭ的算法，ＥＥＰＲＯＭ也可用同樣的方法進行編程。ＰＬＤ邏輯或其他ＰＳＤ８１３Ｆ１配置同樣也可通過ＪＴＡＧ口或器件編程器編程。
ＰＳＤ８１３Ｆ１遵守ＩＥＥＥ１１４９．１ ＪＴＡＧＪｏｉｎｔ Ｔｅｓｔ Ａｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ聯(lián)合測試行動小組）技術(shù)規(guī)范的基本內(nèi)容，支持ＪＴＡＴ接口的ＩＳＣ（Ｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｆｉｇｕｒｉｔｉｏｎ在系統(tǒng)配置）規(guī)范，允許ＰＳＤ８１３Ｆ１與其他工作于邊界掃描方式的器件一起存在于ＪＴＡＧ鏈中，但不支持該技術(shù)規(guī)范內(nèi)定義的邊界掃描功能。
標準ＪＴＡＧ采用４個基本信號：ＴＣＫ，ＴＭＳ，ＴＤＩ，ＴＤＯ。其中，ＴＣＫ為同步時鐘，ＴＭＳ為ＪＴＡＧ方式選擇，ＴＤＩ、ＴＤＯ分別為串行數(shù)據(jù)輸入和串行數(shù)據(jù)輸出。ＷＳＩ公司的ＪＴＡＧ接口除以上４個基本信號外，還附加提供了用于增強功能的ＴＳＴＡＴ和／ＴＥＲＲ信號，其中ＴＳＴＡＴ代表正在進行的當前動作的瞬時狀態(tài)，／ＴＥＲＲ指示對字節(jié)或扇區(qū)的編程／擦除是否超時。此外的附加信號為：／ＪＥＮ提供低電平有效的使能輸入信號，以便使ＰＳＤ８１３Ｆ１的ＪＴＡＧ功能在端口Ｃ引腳上有效； ／ＲＳＴ復(fù)位目標系統(tǒng)，／ＴＲＳＴ復(fù)位目標板上的ＪＴＡＧ，ＣＮＴＬ是由用戶定義的信號。
３ ＰＳＤ８１３Ｆ１在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用
ＰＳＤ８１３Ｆ１可與８位或１６位ＭＣＵ構(gòu)成一應(yīng)用系統(tǒng)，本文在此介紹了采用ＰＳＤ８１３Ｆ１與８０Ｃ１９６ＫＣ[２]構(gòu)成的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集電路。