基于SOC技術(shù)的LED燈序電路設(shè)計(jì)

本文介紹了一種基于最新SOC技術(shù)的簡單的8 LED燈序電路設(shè)計(jì)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中最精彩的部分就是微處理器無需進(jìn)行干預(yù)。不是采用傳統(tǒng)的由單片機(jī)處理器干預(yù)的被動(dòng)的數(shù)字外設(shè)，此設(shè)計(jì)完全是基于SOC數(shù)字系統(tǒng)的智能分布式處理功能。這使中央處理器從管理燈序電路的工作中解脫出來，節(jié)省CPU資源從而設(shè)計(jì)效率更高。

　　該設(shè)計(jì)方法可以很容易的擴(kuò)展到LED以外的需要用指定順序開啟或關(guān)閉的其他設(shè)備，比如不同長度、不同模式的序列定時(shí)器等等。該設(shè)計(jì)示例中還有額外的功能：

　　· 7位計(jì)數(shù)器(TC)終端計(jì)數(shù)

　　· 指示設(shè)備開啟關(guān)閉的輸出

　　· 為序列器件提供的8位輸出

　　· 給Verilog狀態(tài)機(jī)的時(shí)鐘輸入

　　· 給8位ALU(bit-slice)處理器的總線時(shí)鐘

　　這篇文章中用到的開發(fā)工具是賽普拉斯半導(dǎo)體可編程片上系統(tǒng)(PSoC)的集成開發(fā)環(huán)境PSoC Creator。

　　原理圖設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)的第一步是在創(chuàng)建一個(gè)Verilog符號來定義輸入、輸出和與之相關(guān)的位寬度(見圖1)。一旦上層Verilog模型(原理圖)已經(jīng)建立，它就可以用來產(chǎn)生包含所有模塊中引腳定義的Verilog源文件。這一步不需要開發(fā)功能Verilog代碼。

　　圖1：Verilog 符號。

　　剛才創(chuàng)建的Verilog符號現(xiàn)在可以放置到高層原理圖設(shè)計(jì)。在這里，每一個(gè)輸入及輸出都能連接到時(shí)鐘源、I / O引腳、狀態(tài)和控制寄存器等等。8-LED燈序電路高層原理設(shè)計(jì)見圖2。

圖2：高層原理設(shè)計(jì)示例。

　　到現(xiàn)在為止，Verilog符號已經(jīng)建立，放置到了高層原理設(shè)計(jì)里，并且連接到了設(shè)備的I/ O和時(shí)鐘。現(xiàn)在可以生成Verilog代碼來履行某些功能，在這個(gè)案例中可使發(fā)光二極管閃爍。為了管理序列的邏輯能力，可以在設(shè)計(jì)里引入一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)路徑。

　　這個(gè)數(shù)據(jù)路徑包含一個(gè)8位ALU，其具備精簡指令集，兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器、兩個(gè)累積器、位移和比較邏輯、一個(gè)4 deep的 8位FIFO。為了保持設(shè)計(jì)簡單，只用到了兩個(gè)ALU，用來將累加器設(shè)置為0，每次開啟或關(guān)閉序列執(zhí)行的時(shí)候累加器就遞增。對于較復(fù)雜的定序設(shè)計(jì)，開發(fā)人員可以聯(lián)合多個(gè)ALU形成一個(gè)16位或24位處理器。這樣的處理器類似于bit-slice處理器，其在70年代和80年代早期比較流行，它可以為次序的子系統(tǒng)提供足夠的處理能力,。

　　數(shù)據(jù)路徑配置工具示圖如下。請注意CFGRAM(配置RAM)的前二行注釋：“A0 - 0”，這是給累加器0清零，“A0 - A0+1”，實(shí)現(xiàn)在A0累加值。

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