MCS-51單片機與PLD 可編程器件接口設(shè)計

1 引 言

在電子設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，可編程邏輯器件的廣泛應用，為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計帶來極大的靈活性。由于該器件可以通過軟件編程而對其硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進行重構(gòu)，使得硬件的設(shè)計可以如同軟件設(shè)計那樣方便快捷。極大地改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計過程。

眾所周知，單片機具有性能價格比高、功能靈活、易于人機對話、良好的數(shù)據(jù)處理能力等特點，PLD則具有高集成度、高速、高可靠以及開發(fā)便捷規(guī)范等優(yōu)點，就目前常用的智能化儀器儀表和工業(yè)測控系統(tǒng)而言，由PLD和單片機為核心器件構(gòu)成的綜合電子系統(tǒng)的應用領(lǐng)域十分廣闊。如果將單片機靈活的控制功能以及良好的人機對話功能與PLD高速高可靠性相結(jié)合，必將有效地突破傳統(tǒng)電子系統(tǒng)設(shè)計中的障礙，并使電子系統(tǒng)的性能有大幅度的提高。本文將以MCS-51與PLD的接口問題作一探討。

2 接口方式

單片機與PLD器件的接口方式一般有兩種：獨立方式和總線方式。獨立方式通信的時序方式可由所設(shè)計的軟件自由決定，形式靈活多樣，它最大的優(yōu)點是接口邏輯無須遵循單片機內(nèi)固定的總線方式的讀寫時序。PLD的邏輯設(shè)計與接口的單片機程序設(shè)計可以分先后相對獨立地完成。因此，獨立方式比較簡單，這里不作詳細介紹。

單片機以總線方式與PLD器件進行數(shù)據(jù)通信，對單片機而言，其編程相對于非總線方式來說具有簡單、控制可靠等特點，只需一條單字節(jié)指令就能完成所需的讀寫操作，如，MOV @DPTR，A；MOV A，@DPTR。其通信是純硬件行為，因此，速度快。對PLD器件來說，可節(jié)省I/O口線，如圖1所示.，通過19根I/O口線可使單片機與PLD器件之間完成各種數(shù)據(jù)信息的交換。


要設(shè)計單片機與PLD器件以總線方式通信的接口邏輯，必須詳細了解單片機的總線讀寫時序。圖2是MCS-51單片機的時序圖。ALE為地址鎖存使能信號，可利用其下降沿將低8位地址通過P0口鎖存到PLD的地址鎖存器中；同時，高8位地址在P2口，單片機利用讀指令允許信號PSEN的低電平，將指令從P0 口讀入，指令讀入的時機是在PSEN的上升沿到來之前。然后，由P2口和P0口分別輸出高8位和低8位數(shù)據(jù)地址，并由ALE的下降沿將P0口的低8位地址鎖存到地址鎖存器。單片機可通過指令MOV A，＠DPTR使RD為低電平，由P0口將鎖存于IN1（或IN2）的數(shù)據(jù)讀入累加器A。若想要將累加器A的數(shù)據(jù)送到PLD，可通過指令MOV @DPTR，A，產(chǎn)生寫允許信號WR，使譯碼器輸出WR-ENABLE信號，從而將數(shù)據(jù)寫入輸出鎖存器。