基于CPLD的DSP人機(jī)接口模塊設(shè)計(jì)

　　CPLD(Complex programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)是在傳統(tǒng)的PAL、GAL基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，具有多種工作方式和高集成、高速、高可靠性等明顯的特點(diǎn)。

　　在超高速領(lǐng)域和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用，日前的CPLD普遍基于E2PROM和Flash電可擦除技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)100次以上擦寫(xiě)循環(huán)。

　　CPLD選擇及其擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)

　　由于TMS320LF2407A是3.3v電平供電的，所以CPLD我們也選擇3.3v電平供電的XL型號(hào)。XC95144XL是Xilinx公司XC9500系列的一種。它的性能指標(biāo)為;IO口可配置為3.3v或5v操作。所有輸出都提供24mA驅(qū)動(dòng)能力;XC295144XL有100個(gè)宏單元、3200個(gè)可用門(mén)和144個(gè)寄存器;實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，所有器件都支持IEEE1149(JTAG)邊界掃描，最小編程/擦除周期為10000次。

　　其中，DSP(Digital Signal Processor)與CPLD的連接是通過(guò)DSP的外部存儲(chǔ)器接口實(shí)現(xiàn)的。我們通過(guò)/IS管腳將其擴(kuò)展到外部I/O空間，數(shù)據(jù)總線的高8位和地址總線的低8位與CPLD相連，并且我們將DSP的CLKOUT引腳與CPLD的IO/GCK2連接，為CPLD提供時(shí)鐘源，由干CLKOUT輸出的頻率非常高，所以DSP與CPLD的連線應(yīng)該盡量短，而且要做一些抗干擾的處理，XINT2是DSP的中斷引腳，它的作用是當(dāng)CPLD確定鍵盤(pán)按鍵的數(shù)值后，利用中斷將鍵值傳送到DSP中。

　　CPLD硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示

　　CPLD的設(shè)計(jì)主要是利用CPLD對(duì)鍵盤(pán)、液晶和各種狀態(tài)指示燈進(jìn)行控制。由于TMS320LF2407A的I/O管腳和各種特殊功能是復(fù)用的，如果將鍵盤(pán)、LCD顯示以及各種狀態(tài)指示燈直接和DSP相連的話，這將造成它的極大浪費(fèi)，所以我們?cè)谒鼈冎虚g用CPLD作為橋梁。

　　另一更為重要的原因是鍵盤(pán)和LCD顯示是在一個(gè)相對(duì)較低的速度下實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)于高速數(shù)據(jù)處理的DSP來(lái)說(shuō)是無(wú)法接受的，我們?cè)O(shè)計(jì)的主要用意是：

　　對(duì)于LCD顯示，我們將DSP中的數(shù)據(jù)發(fā)送到CPLD，然后DSP去做其他的事情，而后續(xù)顯示的任務(wù)由CPLD完成，CPLD將在LCD允許的速度下對(duì)其進(jìn)行操作即可達(dá)到顯示目的。

　　對(duì)于鍵盤(pán)，我們將鍵盤(pán)的各種處理進(jìn)行完之后通過(guò)中斷來(lái)通知DSP，然后DSP進(jìn)行取數(shù)操作，這樣的話并不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

　　液晶顯示模塊硬件設(shè)計(jì)

　　由于LCD具有低功耗、體積小、質(zhì)量輕、超薄等諸多其他顯示器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它廣泛用干各種智能型儀器和低功耗電子產(chǎn)品中。對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，液晶顯示模塊主要功能是顯示系統(tǒng)的采樣速率及試樣所受的應(yīng)力值。為了解決快速DSP和慢速外設(shè)之問(wèn)接口的問(wèn)題，根據(jù)上述分析系統(tǒng)采用了以CPLD為橋梁的液晶顯示模塊。其主要的工作流程是：DSP把顯示的數(shù)據(jù)送給CPLD，然后DSP去做其他的事情，而后續(xù)顯示的任務(wù)將在LCD允許的速度下得到顯示。

　　液晶顯示模塊選擇

　　數(shù)顯液晶模塊：這是一種由段型液晶顯示器件與專(zhuān)用的集成電路組裝成一體的功能部什，只能顯示數(shù)字和一些標(biāo)識(shí)符號(hào)。

　　液晶點(diǎn)陣字符模塊：它由點(diǎn)陣字符液晶顯示器件和專(zhuān)用的行列驅(qū)動(dòng)器及必要的連接件、結(jié)構(gòu)件裝配而成，可以顯示數(shù)字和西文字符，一般本身具有字符發(fā)生器。這種模塊的點(diǎn)陣排列是由5×7成5 x 8,5×1的一組像素點(diǎn)陣排列而成的。每組為一位，每位間有一點(diǎn)間隔，每行間也有一點(diǎn)的間隔，所以不能顯示圖形。

　　直剪儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的顯示特點(diǎn)是不僅能顯示模擬拉剪的過(guò)程，也要能顯示中文、西文操作菜單和各種測(cè)量數(shù)據(jù)，所以以上兩種液晶顯示模塊均不符合本儀器的顯示要求。

　　我們選用的是大連東福的EDM240128F點(diǎn)陣圖形LCD。它的最大特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始值設(shè)置功能，顯示驅(qū)動(dòng)所需的參數(shù)如占空比系數(shù)。驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行及字符的字體選擇等均由引腳電平設(shè)置，這樣初始化在上電時(shí)就已經(jīng)基本設(shè)置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫(huà)面的設(shè)計(jì)上了，可以圖形方式、文本方式及圖形和文本合成方式進(jìn)行顯示，以及文本方式下的特征顯示，還可以實(shí)現(xiàn)圖形拷貝操作。它采用T6963C內(nèi)核控制器，圖2為液晶顯示模塊硬件設(shè)計(jì)的原理圖。

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