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        PSD813器件在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

        作者: 時(shí)間:2009-09-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        摘 要: 可編程外圍后,可大幅度地簡(jiǎn)化CPU外圍電路的設(shè)計(jì),減小體積,降低功耗,增強(qiáng)可靠性。介紹了系列產(chǎn)品的特點(diǎn),并結(jié)合實(shí)例介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及使用流程。
          

        本文引用地址:http://www.antipu.com.cn/article/173608.htm

        隨著系統(tǒng)的廣泛,其功能不斷加強(qiáng),集成度日益增高。但是,由于在傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須使用許多分立組成單片機(jī)的外圍電路,諸如地址鎖存器、PLD、RAM、EPROM等,因此使得整個(gè)系統(tǒng)變得十分復(fù)雜、可靠性降低、功耗費(fèi)用增高。由于各個(gè)系統(tǒng)的要求不盡一致,這樣在開(kāi)發(fā)每一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)都必須重復(fù)設(shè)計(jì)以上外圍分立電路,延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間,工作效率隨之大幅度下降,并且還浪費(fèi)了大量的人力、物力。隨著科學(xué)技術(shù),尤其是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,單片機(jī)外圍集成芯片也隨之產(chǎn)生、發(fā)展。WSI公司的可編程單片機(jī)通用外圍接口芯片(PSD)可將單片機(jī)所需的多個(gè)外圍器件集成在一個(gè)芯片中,并能與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)所謂無(wú)縫連接(no glue),大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、節(jié)省了資源,并且顯著地提高了系統(tǒng)的可靠性。由于PSD系列產(chǎn)品迎合了單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的要求,其先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想給廣大的單片機(jī)開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了諸多好處,因此用PSD或其他類(lèi)似器件取代單片機(jī)外圍分立器件已經(jīng)成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的一大趨勢(shì)。
        1 系列產(chǎn)品特點(diǎn)
          作為PSD系列中的最新成員,PSD813系列器件秉承了以往幾代PSD產(chǎn)品的優(yōu)良特性,同時(shí)又采用了新技術(shù)、新工藝,完善了以往PSD器件的一些不足之處。PSD813的閃速存儲(chǔ)器和可編程邏輯具有在線(xiàn)可編程特性,這對(duì)于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、靈活的嵌入式設(shè)計(jì)方案具有很大的幫助。PSD813器件還集成了優(yōu)化的“微控制器宏單元”邏輯結(jié)構(gòu),它允許系統(tǒng)地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)與PSD內(nèi)部寄存器直接相連,簡(jiǎn)化了MCU和其外部器件之間的通信。除此以外,PSD813還具有以下關(guān)鍵特性
          (1)1M位的內(nèi)部大容量FLASH ROM,256K位的E2PROM(813F1)或FLASH OTP ROM(813F2),16K位SRAM,其中FLASH ROM可配置為128K×8或64K×8,并分為8個(gè)大小相同的塊,可由用戶(hù)規(guī)定的地址訪(fǎng)問(wèn),訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間包括地址鎖存和PLD譯碼。SRAM可配置為2K×8或1K×16。
          (2)閃速(FLASH)或E2PROM/OTP ROM閃速存儲(chǔ)器的同時(shí)編程。在執(zhí)行來(lái)自一個(gè)存儲(chǔ)器的代碼的同時(shí)可對(duì)另一個(gè)編程,EEPROM/閃速引導(dǎo)存儲(chǔ)器被分為四個(gè)大小相等的塊,可由用戶(hù)規(guī)定的地址訪(fǎng)問(wèn)。
          (3)帶有基于閃速的16個(gè)輸出宏單元和24個(gè)輸入宏單元。因此PSD813可有效地實(shí)現(xiàn)多種邏輯功能,包括用于內(nèi)部和外部控制的狀態(tài)機(jī)和地址譯碼器。這些邏輯功能要求微控制器軟件和硬件交互作用。內(nèi)置PLD提供三種專(zhuān)用的外部芯片選擇輸出,從而允許多達(dá)19個(gè)外部芯片選擇。
          (4)27個(gè)可重建的I/O端口可用作MCU I/O、PLD I/O、鎖存MCU地址輸出或特殊I/O口以提供最多19個(gè)外部片選信號(hào),并且其中16個(gè)I/O口可配置為漏極輸出。
          (5)可編程的電源管理支持兩種單獨(dú)的低功耗工作方式,加之零功耗CMOS技術(shù)可允許用低至10mA(在5V Vcc時(shí))的電流工作。器件可自動(dòng)檢測(cè)微控制器活動(dòng)的停止并使PSD置入低功耗狀態(tài)。
          (6)內(nèi)置的JTAG串口使得能在工廠(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行器件的在系統(tǒng)編程調(diào)試。
          由于PSD813具有以上特性,故可以很方便地進(jìn)行I/O重建、擴(kuò)展微控制器地址空間等以往較為復(fù)雜的工作,并可通過(guò)編程進(jìn)行靈活的設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)與不同類(lèi)型的微控制器的兼容,使得單片機(jī)開(kāi)發(fā)尤其是外圍電路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)便。
        2 PSD813與單片機(jī)的連接
          本文應(yīng)用實(shí)例是基于一臺(tái)全數(shù)字化心電圖機(jī)系統(tǒng),如圖1所示。由于該系統(tǒng)的工作要求,采用了雙CPU結(jié)構(gòu)(DSP-80C552),外帶160×128LCD顯示、串行熱敏打印機(jī)、4×4鍵盤(pán)等外設(shè),系統(tǒng)總線(xiàn)設(shè)計(jì)為8位。由于系統(tǒng)要求存儲(chǔ)大量的心電數(shù)據(jù),故采用了512K的大容量SRAM。其中DSP(TI公司的TMS320F206)主要用于心電波形的濾波計(jì)算、分析及控制打印部分。80C552用作主程序及人機(jī)界面的控制以及A/D采集,由于51單片機(jī)外設(shè)較多,為了節(jié)省成本、降低功耗,采用了PSD813作為外部程序存儲(chǔ)器以及地址譯碼器,并用于端口擴(kuò)展。實(shí)際使用表明該系統(tǒng)工作正常。


        3 PSDsoft軟件應(yīng)用
          PSD813是在硬件基礎(chǔ)上,采用專(zhuān)用的開(kāi)發(fā)軟件PSDsoft進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的。PSDsoft是一套在Windows環(huán)境下運(yùn)行的軟件工具,運(yùn)用可視化技術(shù)進(jìn)行編程,具有方便的人機(jī)交互功能。并且由于該軟件集成度較高,各步操作在同一界面下進(jìn)行,因此使用十分方便。
          由圖2所示流程圖,我們可以看到在PSDsoft軟件環(huán)境下,PSD813器件的開(kāi)發(fā),從Abel文件的編寫(xiě)、硬件特性的配置,直至目標(biāo)文件的寫(xiě)入,都可以很方便地完成。另外,    PSDsoft軟件還提供PSD器件的實(shí)時(shí)仿真,并可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)文件的C語(yǔ)言反匯編。


          由于篇幅有限,現(xiàn)僅寫(xiě)出Abel文件以作參考:module c51_813
          title 'WSI PSD813F1 design template for 80C51 family microcontroller';
          ″PIN DECLARATIONS
          bhe pin 49; ″pin 49,byte high enable or CNTL2
          wr pin 47; ″pin 47,write line or CNTL0
          rd pin 50; ″pin 50,read line or CNTL1
          reset pin 48; ″reset Input,active low
          a15,a14,a13,a12,a11,a10,a9,a8 pin 39,40,41,42,43,
          44,45,46; ″Address bus
          a7,a6,a5,a4,a3,a2,a1,a0 pin 30,31,32,33,34,35,36,
          37; ″Addressbus
          ″********Port A,B,C,D pin declaration *************
          addr_out0..addr_out7 pin; ″address out, Port A pins
          ″Address output
          WSIPSD PROPERTY ′Address_Out Aout[7:0]:addr_out
          [7:0] PortA′;
          addr_out8..addr_out15 pin; ″address out,Port B pins
          ″Address output
          WSIPSD PROPERTY ′Address Out Aout [15:8]:addr
          out [15:8] PortB′;
          a16,a17,a18 pin 18,17,14; ″pc[2:4],a[16:18]
          ″Extend Address output
          LCD_ce pin 11; ″pc7, the signal ce of LCD
          SRAM_ce pin 9; ″pd1, the ce of 512K SRAM
          ale pin 10; ″pin 10, address latch enable or PD0
          csi pin 8; ″pin 8,/csi or pd2
          fs7,fs6,fs5,fs4,fs3,fs2,fs1,fs0 node; ″Main Flash
          segment chip selects
          rs0 node;″PSD SRAM chip select
          csiop node;″PSD control and I/O register
          jtagsel node; ″Selects JTAG port active using a product term
          X = .x.; ″Don′t care symbol
          address = [a18..a0]; ″De-muxed microcontroller
          address signals

          EQUATIONS
          jtagsel = 0;
          fs0 = (address >=^h2000) (address <=^h2FFF);
          ″Address of ROM
          fs1 = (address >=^h3000) (address <=^h3FFF) ;
          fs2 = (address >=^h4000) (address <=^h4FFF) ;
          fs3 = (address >=^h5000) (address <=^h5FFF) ;
          fs4 = (address >=^h6000) (address <=^h6FFF) ;
          rs0 = (address >=^h7000) (address <=^h77FF) ;
          LCD_ce = (address >=^h7800) (address <=^h7FFF) ;
          csiop = (address >=^h8000) (address <=^h80FF) ;
          SRAM_ce=!(!a16!a17!a18)#((address >=^h8100)
          (address <=^hFFFF)); ″Address
          of RAM
          end c51_813
          由于PSD813具有很高的集成度和很強(qiáng)的在線(xiàn)編程功能,所以其應(yīng)用對(duì)提高單片機(jī)的開(kāi)發(fā)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性及靈活性都比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式有了很大的提高,這應(yīng)該成為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。
          但PSD813內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為8位,所以雖然PSD813與8位MCU可以很方便地直接相連,但與16位單片機(jī)相連時(shí),必須用兩片PSD813以構(gòu)成16位的多路復(fù)用和非多路復(fù)用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)接口。并且由于16位單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器的連接規(guī)則,所以當(dāng)兩片PSD813與16位單片機(jī)相連時(shí),其地址線(xiàn)連接必須循環(huán)移位一次,以保證CPU在工作時(shí)同時(shí)正確接收兩片PSD813 ROM中的高位和低位指令字節(jié)。



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