MCS-51單片機與PLD 可編程器件接口設計

1 引 言

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

眾所周知，單片機具有性能價(jià)格比高、功能靈活、易于人機對話(huà)、良好的數據處理能力等特點(diǎn)，PLD則具有高集成度、高速、高可靠以及開(kāi)發(fā)便捷規范等優(yōu)點(diǎn)，就目前常用的智能化儀器儀表和工業(yè)測控系統而言，由PLD和單片機為核心器件構成的綜合電子系統的應用領(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(huà)功能與PLD高速高可靠性相結合，必將有效地突破傳統電子系統設計中的障礙，并使電子系統的性能有大幅度的提高。本文將以MCS-51與PLD的接口問(wèn)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(xiàn)方式。獨立方式通信的時(shí)序方式可由所設計的軟件自由決定，形式靈活多樣，它最大的優(yōu)點(diǎn)是接口邏輯無(wú)須遵循單片機內固定的總線(xiàn)方式的讀寫(xiě)時(shí)序。PLD的邏輯設計與接口的單片機程序設計可以分先后相對獨立地完成。因此，獨立方式比較簡(jiǎn)單，這里不作詳細介紹。

單片機以總線(xiàn)方式與PLD器件進(jìn)行數據通信，對單片機而言，其編程相對于非總線(xiàn)方式來(lái)說(shuō)具有簡(jiǎn)單、控制可靠等特點(diǎn)，只需一條單字節指令就能完成所需的讀寫(xiě)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(lái)說(shuō)，可節省I/O口線(xiàn)，如圖1所示.，通過(guò)19根I/O口線(xiàn)可使單片機與PLD器件之間完成各種數據信息的交換。


要設計單片機與PLD器件以總線(xiàn)方式通信的接口邏輯，必須詳細了解單片機的總線(xiàn)讀寫(xiě)時(shí)序。圖2是MCS-51單片機的時(shí)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(guò)P0口鎖存到PLD的地址鎖存器中；同時(shí)，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(shí)機是在PSEN的上升沿到來(lái)之前。然后，由P2口和P0口分別輸出高8位和低8位數據地址，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(guò)指令MOV A，＠DPTR使RD為低電平，由P0口將鎖存于IN1（或IN2）的數據讀入累加器A。若想要將累加器A的數據送到PLD，可通過(guò)指令MOV @DPTR，A，產(chǎn)生寫(xiě)允許信號WR，使譯碼器輸出WR-ENABLE信號，從而將數據寫(xiě)入輸出鎖存器。