PLD和數(shù)據(jù)通路來(lái)釋放微控制器中CPU資源

　　雖然UDB在PLD和數(shù)據(jù)通路兩個(gè)子系統(tǒng)都有很多特色，但廣泛的數(shù)字路由讓它們?nèi)缁⑻硪?。信?hào)可以在PLD和數(shù)據(jù)通路之間路由，遍及整個(gè)UDB和器件的其它地方，形成了復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)互連(DSI)結(jié)構(gòu)。

　　實(shí)例

　　本例中，用一個(gè)UDB數(shù)據(jù)通路來(lái)創(chuàng)建一個(gè)帶重載(reload)功能的8位數(shù)字計(jì)數(shù)器。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，連接一個(gè)狀態(tài)條件回到控制存貯SRAM地址線，如圖5所示。

　　圖5：用UDB數(shù)據(jù)通路創(chuàng)建帶重載功能的計(jì)數(shù)器。

　　在這個(gè)設(shè)計(jì)中，A0是計(jì)數(shù)寄存器，D0是重載寄存器。需要兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)用來(lái)遞減計(jì)數(shù)，一個(gè)從周期寄存器重載計(jì)數(shù)器;這些函數(shù)在控制儲(chǔ)存RAM里預(yù)載了。

　　邏輯如下：當(dāng)A0不為0時(shí)，狀態(tài)輸出將會(huì)變低，在地址0會(huì)執(zhí)行遞減操作。當(dāng)A0為0時(shí)，狀態(tài)輸出將為高，在地址1會(huì)執(zhí)行重載操作。

　　所有操作都發(fā)生在時(shí)鐘輸入的上升沿，可以記錄時(shí)鐘沿?cái)?shù)量。時(shí)鐘輸入可以來(lái)自各種時(shí)鐘源。狀態(tài)輸出可以通過DSI路由，包括到DMA和中斷請(qǐng)求輸入。使用數(shù)據(jù)通路鏈和掩碼模塊，該計(jì)數(shù)器的大小可以是任何位數(shù)，不受限于8的倍數(shù)。

　　圖5所示為減法計(jì)數(shù)器。它可以很容易的轉(zhuǎn)換成加法計(jì)數(shù)器，可以通過使用不同的狀態(tài)輸出(A0= =D0)和控制存儲(chǔ)SRAM里的不同函數(shù)：A0=A0+1和A0=A0A0。異或任何值的結(jié)果永遠(yuǎn)為0。

　　通過使用PLD這個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)可以創(chuàng)造更復(fù)雜的應(yīng)用。以一個(gè)紅綠燈控制器為例，紅綠燈控制器周期由綠、黃、紅三種狀態(tài)構(gòu)成，因此需要一個(gè)狀態(tài)機(jī)。每個(gè)狀態(tài)變化到下一個(gè)狀態(tài)之前會(huì)持續(xù)一定時(shí)間，所以必需有一個(gè)計(jì)數(shù)器。為了簡(jiǎn)單起見，假設(shè)“綠燈”時(shí)間和“紅燈”是相同，但“黃燈”時(shí)間不同。

　　只需要使用3個(gè)數(shù)據(jù)通路寄存器(假設(shè)為8位計(jì)數(shù)值)就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)時(shí)序結(jié)構(gòu)。A0為計(jì)數(shù)寄存器，D0為“綠”和“紅”狀態(tài)保持計(jì)數(shù)器重載值，D1為“黃”狀態(tài)保持計(jì)數(shù)器重載值。模塊框圖如圖6顯示。

　　圖6：采用UDB PLD和數(shù)據(jù)通路構(gòu)建的紅綠燈控制器框圖

　　要保存在控制存儲(chǔ)RAM里的操作是：

　　A0 = A0 - 1 // 計(jì)數(shù)

　　A0 = D0 // 重載“綠”或“紅”

　　// 計(jì)數(shù)值

　　A0 = D1 //重載“黃”值

　　狀態(tài)機(jī)在PLD里實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)通路條件輸出反饋到PLD，以表明需要改變狀態(tài)了。PLD也有這樣的邏輯，根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)和從數(shù)據(jù)通路反饋的信號(hào)，控制執(zhí)行哪個(gè)數(shù)據(jù)通路操作和哪個(gè)燈要點(diǎn)亮。

　　超越基礎(chǔ)

　　紅綠燈控制器是一種簡(jiǎn)單的應(yīng)用類型，通常使用CPU編程。然而，我們已經(jīng)看到，除了初始化代碼，這個(gè)功能可以完全和CPU沒關(guān)系而可以由智能的可配置外設(shè)完成。這個(gè)功能可以很容易地?cái)U(kuò)展以支持附加需求，例如轉(zhuǎn)換信號(hào)、行人行走信號(hào)、車輛檢測(cè)傳感器、流量/緊急事件轉(zhuǎn)發(fā)器。