基于PSD3XX與ADMC401接口設(shè)計(jì)的靜止無(wú)功發(fā)生器系統(tǒng)

1 PSD芯片說(shuō)明

對(duì)于一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，如果采用常規(guī)的RAM、ROM和邏輯器件分離的系統(tǒng)連接方式，必定會(huì)使整個(gè)控制電路過(guò)于龐雜，從而給設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)很大的困難，同時(shí)也會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而美國(guó)WSI公司生產(chǎn)的可編程外圍邏輯器件PSD系列芯片內(nèi)集成有EPROM、SRAM和PLD陣列等部件，它將單片機(jī)所需的多個(gè)外圍芯片集成在一個(gè)芯片內(nèi)，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，減少了印制電路板的面積，縮短了開(kāi)發(fā)周期。圖1是PSD3系列器件的組成結(jié)構(gòu)。

從圖中可以看到PSD3XX內(nèi)部有256k位到1M位不等的EPROM，它們被均勻地分為8個(gè)相同大小的區(qū)，每個(gè)區(qū)都有相應(yīng)的選擇信號(hào)，通過(guò)PSD中 PLD譯碼部分可產(chǎn)生相應(yīng)的選擇信號(hào)。還有一些主要的功能部件，如多個(gè)單獨(dú)可配置I／O端口、兩個(gè)可編程陣列（PADA和PADB）、16k位靜態(tài)RAM 等。對(duì)于較大的系統(tǒng)，還可以通過(guò)水平級(jí)聯(lián)（以增加總線寬度為特點(diǎn)）或垂直級(jí)聯(lián)（以增加子系統(tǒng)深度為特點(diǎn)）等方式并配置多個(gè)PSD3XX來(lái)完成。 PSD3XX可以和多路復(fù)用或非多路復(fù)用總線的16位微控制器接口。并支持多種MCU，例如Intel的80196、80386EX，Motorola的 68HC16、683XX，Philips的80C51XA以及AD公司的ADSP2105等。如此大的儲(chǔ)存空間和功能單元極大地方便了單片機(jī)的嵌入式設(shè)計(jì)，同時(shí)地為用戶提供了更為簡(jiǎn)單靈活的解決方案。圖2是常規(guī)的單片機(jī)系統(tǒng)和由PSD組成的系統(tǒng)進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)比較的示意圖，可見(jiàn)運(yùn)用PSD后，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到極大簡(jiǎn)化。

2 ADMC401芯片說(shuō)明

對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的普遍使用正在成為一股潮流。ADMC401［1］［2］芯片即是一個(gè)基于單片DSP的控制器，適合工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的高性能控制。該芯片集成了一個(gè)26MIPS定點(diǎn)內(nèi)核ADSP－2171，其編碼與ADSP－ 21xx DSP系列完全兼容。該內(nèi)核具有一套完備的外圍控制接口，可以在高度集成環(huán)境中快速實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件的控制。另外，它還包含三個(gè)計(jì)算單元、兩個(gè)數(shù)據(jù)地址發(fā)生器和一個(gè)程序定序器，其中計(jì)算單元包含一個(gè)算術(shù)邏輯單元ALU、一個(gè)乘法／累加器（MAC）和一個(gè)桶式移位器，而內(nèi)核也增加了位操作、平方、四舍五入和全局中斷屏蔽等指令。除此之外，ADMC401芯片還包括兩個(gè)靈活的雙緩沖器以及雙向同步串行口。圖3為ADMC401的功能框圖。從圖中可以看到：該芯片提供有2k×24位的內(nèi)部程序儲(chǔ)存器RAM、2k×24位的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM、1k×16位的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、一個(gè)高性能8通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC系統(tǒng)（它能經(jīng)過(guò)4對(duì)輸入實(shí)現(xiàn)雙通道同時(shí)采樣）、一個(gè)三相16位中心對(duì)稱(chēng)的PWM發(fā)生器（能以最小開(kāi)銷(xiāo)產(chǎn)生高精度的PWM信號(hào)）、一個(gè)增量編碼器接口單元、2個(gè)可調(diào)頻的輔助PWM輸出、12條I／O數(shù)字信號(hào)線、一個(gè)雙通道事件捕獲系統(tǒng)一個(gè)16位看門(mén)狗定時(shí)器和2個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器等。

程序和數(shù)據(jù)RAM可以通過(guò)串行口引導(dǎo)程序裝入，內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)RAM也可以從外圍設(shè)備經(jīng)地址總線和數(shù)據(jù)總線引導(dǎo)程序裝入。此外， ADMC401芯片還可充分利用DSP內(nèi)核的地址和數(shù)據(jù)總線，同時(shí)增添了重要的外存儲(chǔ)器和外設(shè)擴(kuò)展能力，因而可擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量，并使得DSP內(nèi)核能夠?qū)ぶ返?4k×24位的外部程序存儲(chǔ)器和13k×16位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從而為其與PSD接口提供方便。

3 ADMC401與PSD311的接口設(shè)計(jì)

由于PSD3XX內(nèi)部提供了許多應(yīng)用系統(tǒng)所需要的全部元件和“外圍”，這使得設(shè)計(jì)兩片式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成為可能。對(duì)于8051，80196和68HC11等微控制器來(lái)說(shuō)，與PSD相配合是極為方便的。同樣，對(duì)于提供了外擴(kuò)程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的ADMC401來(lái)說(shuō)，也可以和PSD相配合。考慮到系統(tǒng)成本，推薦使用的PSD芯片為PSD311（現(xiàn)有價(jià)格最低的產(chǎn)品）。

ADMC401芯片的引導(dǎo)程序裝載可以通過(guò)引腳MMAP和BMODE的各種不同狀態(tài)來(lái)完成，如果引腳MMAP和BMODE所加的電壓都為“0”，那么 ADMC401將工作在所謂的EPROM引導(dǎo)程序模式，其中被稱(chēng)為“引導(dǎo)存儲(chǔ)器”的專(zhuān)用外部存儲(chǔ)空間將允許芯片和字節(jié)寬度的EPROM相連，并在上電時(shí)通過(guò)存儲(chǔ)器接口從外部裝載程序；而如果引腳MMAP和BMODE設(shè)置為其它電位，那么將會(huì)產(chǎn)生不同的引導(dǎo)模式。另外，ADME401芯片還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的低電平有效信號(hào)BMS（Boot Memory Select，引導(dǎo)存儲(chǔ)器選擇），可用于簡(jiǎn)化引導(dǎo)存儲(chǔ)器的接口。以上這些功能極大地方便了ADMC401和PSD的接口設(shè)計(jì)。圖4為ADMC401和 PSD311的接口電路圖（圖中還包括一些其它外圍）。

由圖可見(jiàn)，ADMC401與PSD311的連接幾乎和它與標(biāo)準(zhǔn)的EPROM連接一樣簡(jiǎn)單。由于總線的通路布在ADMC401內(nèi)部，因此，PSD311 的8根數(shù)據(jù)線并不是像常用的與ADMC401的D7～D0相連，而是與D15～D8相連。另外，還要注意，地址的最高位是由ADMC401的D22線提供的（在ADMC401中沒(méi)有A14地址線）。其BMS信號(hào)可用于EPROM的片選并與PSD311的A19輸入相連，A19在PSD的程序里將被定義為芯片使能信號(hào)，而由ADMC401生成低有效讀和寫(xiě)選通脈沖，它們通常與對(duì)應(yīng)于PSD311的輸入相連，這些選通脈沖在傳輸中可用來(lái)選通PSD311的EPROM和RAM。