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用CPLD實現(xiàn)單片機與ISA總線接口的并行通信
摘要：介紹了用ALTERA公司MAX7000系列CPLD芯片實現(xiàn)單片機與PC104ISA總線接口之間的關(guān)行通信。給出了系統(tǒng)設(shè)計方法及程序源代碼。關(guān)鍵詞：CPLD ISA總線 并行通信
CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一種復(fù)雜的用戶可編程邏輯器件，由于采用連續(xù)連接結(jié)構(gòu)，易于預(yù)測延時，從而使電路仿真更加準(zhǔn)確。CPLD是標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模集成電路產(chǎn)品，可用于各種數(shù)字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計。近年來，由于采用先進的集成工藝和大指量生產(chǎn)，CPLD器件成本不斷下降，集成密度、速度和性能大幅度提高，一個芯片就可以實現(xiàn)一個復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)；再加上使用方便的開發(fā)工具，使用CPLD器件可以極大地縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，給設(shè)計修改帶來很大方便[1]。本文以ALTERA公司的MAX7000系列為例，實現(xiàn)MCS51單片機與PC104ISA總線接口的并行通信。采用這種通信方式，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確高速，在12MHz晶振的MCS51單片機控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，可以滿足與PC104 ISA總線接口實時通信的要求，通信速率達200Kbps。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
用CPLD實現(xiàn)單片機與PC104ISA總線接口的并行通信，由于PC104主要完成其它方面的數(shù)據(jù)采集工作，只是在空閑時才能接收單片機送來的數(shù)據(jù)，所以要求雙方通信的實時性很強，但數(shù)據(jù)量不是很大。因此在系統(tǒng)設(shè)計中，單片機用中斷方式接收數(shù)據(jù)，PC104采用查詢方式接收數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計方案如圖1所示。
在單片機部分，D[0..7]是數(shù)據(jù)總線，A[0..15]是地址總線，RD和WR分別是讀寫信號線，INT0是單片機的外部中斷，當(dāng)單片機的外部中斷信號有效時，單片機接收數(shù)據(jù)。
在CPLD部分，用一片MAX7000系列中的PM7128 ESLC84來實現(xiàn)，用來完成MCS51與PC104ISA總線接口之間的數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)查詢及延時等待。
在PC104ISA部分，只用到PC104的8位數(shù)據(jù)總線D[0..7]，A[0..9]是PC104的地址總線；/IOW和/IOR是對指定設(shè)備的讀寫信號；AEN是允許DMA控制地址總線、數(shù)據(jù)總線和讀寫命令線進行DMA傳輸以及對存儲器和I/O設(shè)備的讀寫；IOCHRDY是I/O就緒信號，I/O通道就緒為高，此時處理機產(chǎn)生的存儲器讀寫周期為4需5個時鐘周期，MCS51通過置此信號為低電平使CPU插入等待周期，從而延長I/O周期；SYSCLK是系統(tǒng)時鐘信號，使系統(tǒng)與外部設(shè)備保持同步；RESETDR是上電復(fù)位或系統(tǒng)初始化邏輯信號，是系統(tǒng)總清信號。
2 基于MAX+plusII的硬件實現(xiàn)
ALTERA公司的CPLD開發(fā)工具MAX+plusII，支持多種輸入方式，給設(shè)計開發(fā)提供了極大的方便，因此本系統(tǒng)采用MAX+plusII進行設(shè)計。系統(tǒng)的主體部分用原理圖輸入方式，由于庫中提供現(xiàn)成的芯片，所以使用很方便。原理圖輸入部分如圖2和圖3所示。圖2主要完成單片機與ISA接口通信中的數(shù)據(jù)傳輸和握手判斷。在圖2中，各信號說明如下：
D[0..7] 單片機的8位雙向數(shù)據(jù)總線；
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