利用P89C669的23b的線(xiàn)性地址并采用CPLD外部擴展

　P89C669是PHILIPS半導體一款51MX(存儲器擴展)內核的微處理器，其指令執行速度2倍于標準的80C51器件，線(xiàn)性地址經(jīng)擴展后可支持高達8 MB的程序存儲器和8 MB的數據存儲器，這是他相對于標準51內核的最大優(yōu)點(diǎn)。目前的單片系統越來(lái)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(xiàn)性地址資源，將能大大增強系統能力。在一個(gè)嵌入式系統開(kāi)發(fā)中，筆者采用ALTERA公司的CPLD芯片EPM7032利用這款單片機的線(xiàn)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(jiàn)，P89C669對傳統的51內核的3部分存儲結構進(jìn)行了相應的擴展，各個(gè)部分的片內存儲空間也增加了，如內部數據空間有1 280 B在片內，外部數據空間有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(cháng)。

　　擴展外部數據存儲空問(wèn)HDATA除了768 B在片內外，其余地址空間可以用來(lái)擴展外部設備(其實(shí)只要把片內的768 B通過(guò)指令將其屏蔽，也可以用來(lái)擴展外部設備)。

　　1.2 P2口的讀寫(xiě)時(shí)序分析

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


2 系統外部設備擴展需求

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

　　EPM7032具有32個(gè)邏輯單元，約600個(gè)門(mén)級單元，可用IO口36個(gè)，內置IEEE std.1149.1 JTAG，方便可編程下載。

　　在滿(mǎn)足系統資源的前提下，選用EPM7032，將P89C669的P2口作為處理單元輸入信號，經(jīng)過(guò)CPLD的內部邏輯進(jìn)行譯碼或數據鎖存，以獲得各個(gè)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(gè)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(xiàn)CS_4052，另外還有一些控制信號線(xiàn)，這里就不一一介紹。

　　實(shí)際上，P2口引入CPLD，就P89C669的23 b地址線(xiàn)而言，用來(lái)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(xiàn)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(jìn)行鎖存，A16～A18地址內容采用74HC574進(jìn)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(jìn)行設計，簡(jiǎn)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(shí)鐘線(xiàn)輸入。

對高位的地址線(xiàn)A19～A22進(jìn)行地址譯碼，獲得各芯片的片選線(xiàn)，如圖7所示。

如果不是對SST29SF040進(jìn)行讀寫(xiě)，則高位地址線(xiàn)A16～A18仍然可以利用，這里將其作為74HC4052的3個(gè)輸入控制線(xiàn)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(xiě)設備驅動(dòng)程序是在KeilC51的平臺上，由于利用了P89C669的23 b地址線(xiàn)，在C51的平臺上采用指針讀寫(xiě)設備很方便，這里給出讀寫(xiě)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CPLD的內部設計進(jìn)行相應的修改)，第2，3句分別是寫(xiě)、讀數據的宏。

　　5 結 語(yǔ)

　　利用P89C669的23 b的線(xiàn)性地址并采用CPLD擴展外部設備資源可以說(shuō)是不錯的一個(gè)方法，對外部設備的訪(fǎng)問(wèn)將顯得更加簡(jiǎn)便，當然，在成本方面系統設計工程師也要加以考慮，并最終尋找一個(gè)性?xún)r(jià)比最高的方案。