基于51單片機和FPGA的人機交互系統的設計
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本文以C8051F020單片機與FPGA互連系統為控制核心，以液晶顯示控制器T6963C為例，結合行掃描鍵盤(pán)，簡(jiǎn)述了一種人機交互功能的設計。
1 系統設計方案
FPGA可在很大程度上擴展單片機的資源，然而人機交互功能仍應盡量減少對單片機及FPGA的資源消耗，以便將更多的片內資源用于其他功能的擴展。采用 FPGA掃描鍵盤(pán)可以節省單片機的資源，同時(shí)也能靈活地實(shí)現鍵盤(pán)的擴展。而考慮到液晶控制較復雜，依然采用單片機控制
LCD，使LCD的各種功能得到最大程度的利用，其系統框圖如圖1所示。
2 硬件電路及FPGA接口設計
2．1 總線(xiàn)接口設計
這里采用單片機C8051F020與CycloneⅡFPGA互連的系統。C8051F020器件是完全集成的混合信號系統級MCU芯片，具有64個(gè)數字 I／O引腳，與8051完全兼容，而且速度得到了極大提高，70％的指令執行時(shí)間為l或2個(gè)系統時(shí)鐘周期，只有4條指令的執行時(shí)間大于4個(gè)系統時(shí)鐘周期。 此外，C8051F020系列MCU對CIP-51內核和外設有幾項關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應用中使用。如提供22個(gè)中斷源、7個(gè)復 位源、可編程交叉開(kāi)關(guān)、8位A／D轉換器、12位D／A轉換器等。
CycloneⅡ系列FPGA將低功耗FPGA的密度規模擴展至68 416個(gè)邏輯單元，并提供高達622個(gè)可用的I／O接口以及高達1．1 Mb的片內存儲單元。CycloneⅡ系列成功實(shí)現了高效與低功耗的結合，可用于自動(dòng)化、通信、視頻播放等領(lǐng)域。為兼顧成本問(wèn)題，本系統采用性?xún)r(jià)比較高的EP2C8型FPGA作為接口器件。
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