PSD813器件在單片機系統中應用

隨著(zhù)單片機系統的廣泛應用，其功能不斷加強，集成度日益增高。但是，由于在傳統的單片機系統設計中必須使用許多分立器件組成單片機的外圍電路，諸如地址鎖存器、ＰＬＤ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ等，因此使得整個(gè)系統變得十分復雜、可靠性降低、功耗費用增高。由于各個(gè)系統的要求不盡一致，這樣在開(kāi)發(fā)每一個(gè)單片機系統時(shí)都必須重復設計以上外圍分立器件電路，延長(cháng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間，工作效率隨之大幅度下降，并且還浪費了大量的人力、物力。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)，尤其是大規模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機外圍集成芯片也隨之產(chǎn)生、發(fā)展。ＷＳＩ公司的可編程單片機通用外圍接口芯片（ＰＳＤ）可將單片機所需的多個(gè)外圍器件集成在一個(gè)芯片中，并能與單片機實(shí)現所謂無(wú)縫連接（ｎｏｇｌｕｅ），大大簡(jiǎn)化了設計、節省了資源，并且顯著(zhù)地提高了系統的可靠性。由于ＰＳＤ系列產(chǎn)品迎合了單片機應用系統開(kāi)發(fā)的要求，其先進(jìn)的設計思想給廣大的單片機開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了諸多好處，因此用ＰＳＤ或其他類(lèi)似器件取代單片機外圍分立器件已經(jīng)成為單片機開(kāi)發(fā)的一大趨勢。

1 ＰＳＤ８１３系列產(chǎn)品特點(diǎn)

作為ＰＳＤ系列中的最新成員，ＰＳＤ８１３系列器件秉承了以往幾代ＰＳＤ產(chǎn)品的優(yōu)良特性，同時(shí)又采用了新技術(shù)、新工藝，完善了以往ＰＳＤ器件的一些不足之處。ＰＳＤ８１３的閃速存儲器和可編程邏輯具有在線(xiàn)可編程特性，這對于實(shí)現簡(jiǎn)單、靈活的嵌入式設計方案具有很大的幫助。ＰＳＤ８１３器件還集成了優(yōu)化的“微控制器宏單元”邏輯結構，它允許系統地址／數據總線(xiàn)與ＰＳＤ內部寄存器直接相連，簡(jiǎn)化了ＭＣＵ和其外部器件之間的通信。除此以外，ＰＳＤ８１３還具有以下關(guān)鍵特性：

（１）１Ｍ位的內部大容量ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ，２５６Ｋ位的Ｅ２ＰＲＯＭ（８１３Ｆ１）或ＦＬＡＳＨ ＯＴＰＲＯＭ（８１３Ｆ２），１６Ｋ位ＳＲＡＭ，其中ＦＬＡＳＨＲＯＭ可配置為１２８Ｋ×８或６４Ｋ×８，并分為８個(gè)大小相同的塊，可由用戶(hù)規定的地址訪(fǎng)問(wèn)，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間包括地址鎖存和ＰＬＤ譯碼。ＳＲＡＭ可配置為２Ｋ×８或１Ｋ×１６。

（２）閃速（ＦＬＡＳＨ）或Ｅ２ＰＲＯＭ／ＯＴＰ ＲＯＭ閃速存儲器的同時(shí)編程。在執行來(lái)自一個(gè)存儲器的代碼的同時(shí)可對另一個(gè)編程，ＥＥＰＲＯＭ／閃速引導存儲器被分為四個(gè)大小相等的塊，可由用戶(hù)規定的地址訪(fǎng)問(wèn)。

（３）帶有基于閃速的１６個(gè)輸出宏單元和２４個(gè)輸入宏單元。因此ＰＳＤ８１３可有效地實(shí)現多種邏輯功能，包括用于內部和外部控制的狀態(tài)機和地址譯碼器。這些邏輯功能要求微控制器軟件和硬件交互作用。內置ＰＬＤ提供三種專(zhuān)用的外部芯片選擇輸出，從而允許多達１９個(gè)外部芯片選擇。

（４）２７個(gè)可重建的Ｉ／Ｏ端口可用作ＭＣＵ Ｉ／Ｏ、ＰＬＤ Ｉ／Ｏ、鎖存ＭＣＵ地址輸出或特殊Ｉ／Ｏ口以提供最多１９個(gè)外部片選信號，并且其中１６個(gè)Ｉ／Ｏ口可配置為漏極輸出。

（５）可編程的電源管理支持兩種單獨的低功耗工作方式，加之零功耗ＣＭＯＳ技術(shù)可允許用低至１０ｍＡ（在５Ｖ Ｖｃｃ時(shí)）的電流工作。器件可自動(dòng)檢測微控制器活動(dòng)的停止并使ＰＳＤ置入低功耗狀態(tài)。

（６）內置的ＪＴＡＧ串口使得能在工廠(chǎng)或現場(chǎng)進(jìn)行器件的在系統編程調試。

由于ＰＳＤ８１３具有以上特性，故可以很方便地進(jìn)行Ｉ／Ｏ重建、擴展微控制器地址空間等以往較為復雜的工作，并可通過(guò)編程進(jìn)行靈活的設計，以實(shí)現與不同類(lèi)型的微控制器的兼容，使得單片機開(kāi)發(fā)尤其是外圍電路設計變得簡(jiǎn)便。

2 ＰＳＤ８１３與單片機的連接

本文應用實(shí)例是基于一臺全數字化心電圖機系統，如圖１所示。由于該系統的工作要求，采用了雙ＣＰＵ結構（ＤＳＰ－８０Ｃ５５２），外帶１６０× １２８ＬＣＤ顯示、串行熱敏打印機、４×４鍵盤(pán)等外設，系統總線(xiàn)設計為８位。由于系統要求存儲大量的心電數據，故采用了５１２Ｋ的大容量ＳＲＡＭ。其中ＤＳＰ（ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２０６）主要用于心電波形的濾波計算、分析及控制打印部分。８０Ｃ５５２用作主程序及人機界面的控制以及Ａ／Ｄ采集，由于５１單片機外設較多，為了節省成本、降低功耗，采用了ＰＳＤ８１３作為外部程序存儲器以及地址譯碼器，并用于端口擴展。實(shí)際使用表明該系統工作正常。

3 ＰＳＤｓｏｆｔ軟件應用

ＰＳＤ８１３是在硬件基礎上，采用專(zhuān)用的開(kāi)發(fā)軟件ＰＳＤｓｏｆｔ進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)的。ＰＳＤｓｏｆｔ是一套在Ｗｉｎｄｏｗｓ環(huán)境下運行的軟件工具，運用可視化技術(shù)進(jìn)行編程，具有方便的人機交互功能。并且由于該軟件集成度較高，各步操作在同一界面下進(jìn)行，因此使用十分方便。

由圖２所示流程圖，我們可以看到在ＰＳＤｓｏｆｔ軟件環(huán)境下，ＰＳＤ８１３器件的開(kāi)發(fā)，從Ａｂｅｌ文件的編寫(xiě)、硬件特性的配置，直至目標文件的寫(xiě)入，都可以很方便地完成。另外，ＰＳＤｓｏｆｔ軟件還提供ＰＳＤ器件的實(shí)時(shí)仿真，并可實(shí)現目標文件的Ｃ語(yǔ)言反匯編。

由于篇幅有限，現僅寫(xiě)出Ａｂｅｌ文件以作參考：ｍｏｄｕｌｅ ｃ５１＿８１３

ｔｉｔｌｅ ＇ＷＳＩ ＰＳＤ８１３Ｆ１ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｆｏｒ ８０Ｃ５１ ｆａｍ－

ｉｌｙ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＇；

″ＰＩＮ ＤＥＣＬＡＲＡＴＩＯＮＳ

ｂｈｅ ｐｉｎ ４９；″ｐｉｎ ４９，ｂｙｔｅ ｈｉｇｈ ｅｎａｂｌｅ ｏｒ ＣＮＴＬ２

ｗｒ ｐｉｎ ４７； ″ｐｉｎ ４７，ｗｒｉｔｅ ｌｉｎｅ ｏｒ ＣＮＴＬ０

ｒｄ ｐｉｎ ５０； ″ｐｉｎ ５０，ｒｅａｄ ｌｉｎｅ ｏｒ ＣＮＴＬ１

ｒｅｓｅｔ ｐｉｎ ４８； ″ｒｅｓｅｔ Ｉｎｐｕｔ，ａｃｔｉｖｅ ｌｏｗ

ａ１５，ａ１４，ａ１３，ａ１２，ａ１１，ａ１０，ａ９，ａ８，ｐｉｎ ３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６； ″Ａｄｄｒｅｓｓ ｂｕｓ

ａ７，ａ６，ａ5，ａ４，ａ３，ａ２，ａ１，ａ０，ｐｉｎ ３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７， ″Ａｄｄｒｅｓｓｂｕｓ

″********Ｐｏｒｔ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ ｐｉｎ ｄｅｃｌａｒａｔｉｏｎ*************

ａｄｄｒ＿ｏｕｔ０．．ａｄｄｒ＿ｏｕｔ７ ｐｉｎ； ″ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔ， Ｐｏｒｔ Ａ ｐｉｎｓ

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＷＳＩＰＳＤ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ′Ａｄｄｒｅｓｓ＿Ｏｕｔ Ａｏｕｔ[７:０]:ａｄｄｒ＿ｏｕｔ

[７:０] ＰｏｒｔＡ′；

ａｄｄｒ＿ｏｕｔ８．．ａｄｄｒ＿ｏｕｔ１５ ｐｉｎ； ″ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔ，Ｐｏｒｔ Ｂ ｐｉｎｓ

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＷＳＩＰＳＤ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ′Ａｄｄｒｅｓｓ Ｏｕｔ Ａｏｕｔ 《１５:８]：ａｄｄｒ

ｏｕｔ[１５:８] ＰｏｒｔＢ′

ａ１６,ａ１７,ａ１８ ｐｉｎ １８,１７,１４； ″ｐｃ[２：４],ａ[１６:１８]

″Ｅｘｔｅｎｄ Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＬＣＤ＿ｃｅ ｐｉｎ １１; ″ｐｃ７, ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｅ ｏｆ ＬＣＤ

ＳＲＡＭ＿ｃｅ ｐｉｎ ９, ″ｐｄ１, ｔｈｅ ｃｅ ｏｆ ５１２Ｋ ＳＲＡＭ

ａｌｅ ｐｉｎ １０； ″ｐｉｎ １０ ａｄｄｒｅｓｓ ｌａｔｃｈ ｅｎａｂｌｅ ｏｒ ＰＤ０

ｃｓｉ ｐｉｎ ８； ″ｐｉｎ ８，／ｃｓｉ ｏｒ ｐｄ２

ｆｓ７，ｆｓ６，ｆｓ５，ｆｓ４，ｆｓ３，ｆｓ２，ｆｓ１，ｆｓ０ ｎｏｄｅ； ″Ｍａｉｎ Ｆｌａｓｈ

ｓｅｇｍｅｎｔ ｃｈｉｐ ｓｅｌｅｃｔｓ

ｒｓ０ ｎｏｄｅ；″ＰＳＤ ＳＲＡＭ ｃｈｉｐ ｓｅｌｅｃｔ

ｃｓｉｏｐ ｎｏｄｅ；″ＰＳＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉ／Ｏ ｒｅｇｉｓｔｅｒ

ｊｔａｇｓｅｌ ｎｏｄｅ； ″Ｓｅｌｅｃｔｓ ＪＴＡＧ ｐｏｒｔ ａｃｔｉｖｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｏｄ ｕｃｔ ｔｅｒｍ

Ｘ ＝ ．ｘ．； ″Ｄｏｎ′ｔ ｃａｒｅ ｓｙｍｂｏｌ

ａｄｄｒｅｓｓ ＝ [ａ１８．．ａ０]; ″Ｄｅ－ｍｕｘｅｄ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ａｄｄｒｅｓｓ ｓｉｇｎａｌｓ

ＥＱＵＡＴＩＯＮＳ

ｊｔａｇｓｅｌ ＝ ０；

ｆｓ０ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ２０００　 ＆ ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ２ＦＦＦ）；

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｆ ＲＯＭ

ｆｓ１ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ３０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ３ＦＦＦ）；

ｆｓ２ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ４０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ４ＦＦＦ）；

ｆｓ３ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ５０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ５ＦＦＦ）；

ｆｓ４ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ６０００?。?（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ６ＦＦＦ）；

ｒｓ０ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ７０００?。?（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ７７ＦＦ）；

ＬＣＤ＿ｃｅ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ７８００） ＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ７ＦＦＦ）；

ｃｓｉｏｐ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ８０００） ＆ （ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ８０ＦＦ）；

ＳＲＡＭ＿ｃｅ＝?。ǎ。幔保叮Γ。幔保罚Γ。幔保福＃ǎǎ幔洌洌颍澹螅?＞＝＾ｈ８１００　 ＆ （ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈＦＦＦＦ））； ″Ａｄｄｒｅｓｓ

ｏｆ ＲＡＭ

ｅｎｄ ｃ５１＿８１３

由于ＰＳＤ８１３具有很高的集成度和很強的在線(xiàn)編程功能，所以其應用對提高單片機的開(kāi)發(fā)速度、系統穩定性及靈活性都比傳統的設計方式有了很大的提高，這應該成為單片機應用系統的一個(gè)發(fā)展方向。

但ＰＳＤ８１３內部數據總線(xiàn)為８位，所以雖然ＰＳＤ８１３與８位ＭＣＵ可以很方便地直接相連，但與１６位單片機相連時(shí)，必須用兩片ＰＳＤ８１３以構成１６位的多路復用和非多路復用總線(xiàn)結構接口。并且由于１６位單片機與外部存儲器的連接規則，所以當兩片ＰＳＤ８１３與１６位單片機相連時(shí)，其地址線(xiàn)連接必須循環(huán)移位一次，以保證ＣＰＵ在工作時(shí)同時(shí)正確接收兩片ＰＳＤ８１３ ＲＯＭ中的高位和低位指令字節。