采用CPLD增強單片機P89C669外部設備擴展能力

P89C669是PHILIPS半導體一款51MX(存儲器擴展)內核的微處理器，其指令執(zhí)行速度2倍于標準的80C51器件，線性地址經擴展后可支持高達8 MB的程序存儲器和8 MB的數(shù)據(jù)存儲器，這是他相對于標準51內核的最大優(yōu)點。

目前的單片系統(tǒng)越來越復雜，擴展的外部設備也更多，如果能充分利用P89C669的豐富的線性地址資源，將能大大增強系統(tǒng)能力。在一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，筆者采用ALTERA公司的CPLD target=_blank>CPLD芯片EPM7032利用這款單片機的線性地址擴展了豐富的外部設備資源。

1 P89C669的存儲器結構

1.1 存儲結構

P89C669的存儲器結構為哈佛結構，地址分配如表1所示。

從表1可見，P89C669對傳統(tǒng)的51內核的3部分存儲結構進行了相應的擴展，各個部分的片內存儲空間也增加了，如內部數(shù)據(jù)空間有1 280 B在片內，外部數(shù)據(jù)空間有768 B在片內，有96 kB的片內程序存儲空間等。

尋址指令除了傳統(tǒng)的MOV，MOVX，MOVC外，EMOV指令與24位的通用指針寄存器EPTR可尋址16MB的全部空間，但是所占用的指令周期也較長。

擴展外部數(shù)據(jù)存儲空問HDATA除了768 B在片內外，其余地址空間可以用來擴展外部設備(其實只要把片內的768 B通過指令將其屏蔽，也可以用來擴展外部設備)。

1.2 P2口的讀寫時序分析

尋址8 MB的數(shù)據(jù)存儲空間，需要有23 b的地址尋址能力，P89C669將傳統(tǒng)51內核的P2高位地址時分復用，從而得到23 b地址尋址能力，時序圖如圖1所示，即當使用23 b地址時，ALE為高時，地址位A16～A22輸出到P2.0～P2.6；ALE為低時，地址位A8～A14輸出到P2.0～P2.6。無論ALE為何值，位地址A15都從P2.7輸出。

2 系統(tǒng)外部設備擴展需求

在某產品的控制系統(tǒng)中，擴展的外部設備比較豐富，利用P89c669的23 b地址尋址能力進行設備地址編碼，所以需要對23 b地址的時序邏輯進行處理，處理單元交給一塊ALTERA公司的CPLD(EPM7032)。

EPM7032具有32個邏輯單元，約600個門級單元，可用IO口36個，內置IEEE std.1149.1 JTAG，方便可編程下載。

在滿足系統(tǒng)資源的前提下，選用EPM7032，將P89C669的P2口作為處理單元輸入信號，經過CPLD的內部邏輯進行譯碼或數(shù)據(jù)鎖存，以獲得各個外部設備資源的選擇信號及少量的控制信號，如圖2所示。

在本設計中，共需要得到設備選擇信號如SRAM芯片M68AF127B的片選CS_RAM，2個FLASH ROM芯片SST29SF040的片選CS_ROM0，CS_ROM1，模擬多路選擇器SN74LV4052的使能信號線CS_4052，另外還有一些控制信號線，這里就不一一介紹。

實際上，P2口引入CPLD，就P89C669的23 b地址線而言，用來地址譯碼和少量的控制信號等主要是利用最高的幾位，在本設計中，由于SST29SF040用到地址線A0～A18，所以CPLD的地址譯碼處理只能是利用剩下的A19～A22，這將在下文的CPLD的譯碼單元可以看到。

A0～A7低地址采用74HC573進行鎖存，A16～A18地址內容采用74HC574進行鎖存，如圖3所示。

M68AF127B，SST29SF040，74HCA052的功能連接圖如圖4所示，74HC4052用于UART口的擴展，如圖5所示。

3 EPM7032S的邏輯設計

CPLD的設計采用原理圖的方法進行設計，簡便快捷，如圖6所示，采用74374模塊鎖存P2口的輸入信號，ALE反向后得到_ALE作為74374的鎖存時鐘線輸入。

對高位的地址線A19～A22進行地址譯碼，獲得各芯片的片選線，如圖7所示。

如果不是對SST29SF040進行讀寫，則高位地址線A16～A18仍然可以利用，這里將其作為74HC4052的3個輸入控制線A，B，INH，即圖8中的A_4052，B_4052，CS_4052。

4 KeilC51平臺的外部設備測試

編寫設備驅動程序是在KeilC51的平臺上，由于利用了P89C669的23 b地址線，在C51的平臺上采用指針讀寫設備很方便，這里給出讀寫SRAM芯片M68AF127B的C源代碼例子，以供參考。

以上3句為測試SRAM的測試代碼，START_EX-TRAM為SRAM芯片的起始地址(可根據(jù)CPLD的內部設計進行相應的修改)，第2，3句分別是寫、讀數(shù)據(jù)的宏。

5 結 語

利用P89C669的23 b的線性地址并采用CPLD擴展外部設備資源可以說是不錯的一個方法，對外部設備的訪問將顯得更加簡便，當然，在成本方面系統(tǒng)設計工程師也要加以考慮，并最終尋找一個性價比最高的方案。