基于可編程邏輯器件與單片機的雙控制器的設計

在傳統的控制系統中，人們常常采用單片機作為控制核心。但這種方法硬件連線(xiàn)復雜，可靠性差，且單片機的端口數目、內部定時(shí)器和中斷源的個(gè)數都有限，在實(shí)際應用中往往需要外加擴展芯片。這無(wú)疑對系統的設計帶來(lái)諸多不便。

現在有很多系統采用可編程邏輯器件CPLD作為控制核心。它與傳統設計相比較，不僅簡(jiǎn)化了接口和控制，提高了系統的整體性能及工作可靠性，也為系統集成創(chuàng )造了條件。但可編程邏輯器件的D觸發(fā)器資源非常有限，而且可編程邏輯器件在控制時(shí)序方面不如單片機那樣方便，很多不熟悉的應用者往往感到應用起來(lái)非常的困難。利用可編程邏輯器件和單片機構成的雙向通信控制器克服了兩者的缺點(diǎn)，且把二者的長(cháng)處最大限度地發(fā)揮出來(lái)。

1 CPLD與單片機AT89C51雙向串行通信原理

1.1 單片機到可編程邏輯器件的串行通信

單片機到CPLD的串行通信接口電路是利用VHDL語(yǔ)言在CPLD中設計一個(gè)串行輸入并行輸出的八位移位寄存器，其端口與單片機的P1.4～P1.7相連，如圖1所示。CS為單片機選信號，當其為低時(shí)使能八位寄存器；當DCLOCK信號的上升沿到達clk端口時(shí)，八位移位寄存器就會(huì )將單片機輸出到cxin的一位數據移入；當單片機A寄存器中的八位數據欲傳送給CPLD時(shí)，就在P1.6連續產(chǎn)生八次上升沿，單片機便順次地將A中的數據移到cxin，八次后A中的數據段就會(huì )出現在CPLD的cxout中。

其VHDL源程序如下：

entity cuanxing is

port (clk,cxin,cs:in std_logic;

cxout:out std_logic_vector(7 downto 0));

end;

architecture rtl of cuanxing is

signal shift:std_logic_vector(7 downto 0) ;八位暫存變量并行輸出

begin

process(clk)

begin

if(cs='0')then

shift=(others=>'0');若未被選中，輸出全零

elsif(clk'event and clk='1')then ;若上升沿到達clk時(shí)，被選中。

shift(7 downto 1)=shift(6 downto 0) ;八位數據前移一位

shift(0)=cxin；最低位由cxin輸入

end if;

end process;

cxout=shift;將八位變量送至端口

end rtl；

與之相對應的單片機控制子程序如下（待發(fā)數據存放在A(yíng)中）：

CS EQU P1.4

EN EQU P1.5

DCLOCK EQU P1.6

DOUT EQU P1.7

CONV：PUSH 07H

MOV R7,#8 ;將移位個(gè)數8存入R7

CLR DCLOCK

SETB CS ；選中移位寄存器

CLR EN

CLR C

JXL：RLC A ；左移一位，將待發(fā)數據送至CY

MOV DOUT，C ；送至端口

ACALL YS1MS

SETB DCLOCK ；給一個(gè)上升沿，將數據移入移位寄存器

ACALL YS1MS

CLR DCLOCK

DJNZ R7，JXL ；若未到8次則傳送下一位

SETB EN ；八位命令字全部移入，給EN一個(gè)上升沿，使CPLD執行相應操作

ACALL YS1MS

POP 07H

RET