摘 要： 介紹一種基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的DMA硬件電路，以字塊傳輸方式與高速A/D接口。結(jié)合在數(shù)字式磁通表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用給出其硬件軟件設(shè)計(jì)方案實(shí)例。

    關(guān)鍵詞： 單片機(jī)系統(tǒng) 直接存儲(chǔ)器存取（DMA）方式 高速A/D

    PC機(jī)中外設(shè)與內(nèi)存儲(chǔ)器之間數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)腄MA功能以其高效、高速、CPU資源占用少等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用，這一功能通過安裝在主板上的專用DMA控制器芯片或集成在外圍控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也常常需要有高速數(shù)據(jù)傳輸或數(shù)據(jù)采集，雖然近些年單片機(jī)速度有所提高，仍然無(wú)法應(yīng)付類似單脈沖信號(hào)捕獲、周期信號(hào)頻譜分析等需要采用高速A/D的場(chǎng)合。對(duì)于速率在100ksps以上的數(shù)據(jù)采集或傳輸一般的中斷查詢法就不易實(shí)現(xiàn)，因此考慮通過直接存儲(chǔ)存取操作才能完成。然而單片機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)通常不具有DMA功能，也沒有現(xiàn)成的控制芯片可以利用。而目前通用DSP芯片對(duì)于開發(fā)小型儀器儀表而言價(jià)格過高。

    數(shù)字式磁通表主要應(yīng)用在對(duì)恒定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度或脈沖場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值的測(cè)量。是采用閉合線圈作為探測(cè)線圈，穿過線圈的磁通Φ變化時(shí)，探測(cè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 瞬間將線圈由０磁場(chǎng)移到磁場(chǎng)最大點(diǎn)，記錄下整個(gè)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε的變化。變化過程結(jié)束后用軟件對(duì)ε進(jìn)行積分，計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)所需解決的是在瞬間記錄下ε的變化曲線。

    本文討論一種采用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的DMA控制電路。結(jié)合在撌質(zhì)醬磐ū頂中的實(shí)際應(yīng)用，給出高速A/D芯片MAX153與89C51單片機(jī)系統(tǒng)DMA接口電路的主要原理圖和主程序流程。

    １ 系統(tǒng)構(gòu)成

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。

    設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)芯片組成的單片機(jī)系統(tǒng)，外部64K RAM采用62512芯片，存儲(chǔ)器的全部64K地址范圍允許作為外設(shè)的A/D轉(zhuǎn)換電路在DMA周期寫入，以及單片機(jī)在非DMA周期讀出寫入。RAM的數(shù)據(jù)線和地址線由總線切換電路來(lái)控制，選擇連接單片機(jī)系統(tǒng)總線或連接A/D轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)輸出和地址發(fā)生器輸出地址�？偩�切換電路不僅切換地址線和數(shù)據(jù)線，同時(shí)切換RAM的寫控制線WRI，控制實(shí)現(xiàn)DMA周期外設(shè)寫入和非DMA周期的單片機(jī)寫入。RAM讀控制線接單片機(jī)/READ。

    DMA周期時(shí)，RAM的寫入地址由地址發(fā)生器產(chǎn)生。它是一個(gè)可預(yù)置數(shù)的16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其溢出信號(hào)作為DMA周期的結(jié)束控制和結(jié)束標(biāo)志。

    ２ 硬件組成

    · 單片機(jī)芯片

    采用ATMEL公司的89C51，片內(nèi)有4K字節(jié)FLASH ROM。設(shè)計(jì)使用其最大時(shí)鐘頻率20MHz，可以有1us以下的指令周期。

    · A/D轉(zhuǎn)換器

    采用MAXIM公司的MAX153芯片，轉(zhuǎn)換精度8bit并行輸出，轉(zhuǎn)換時(shí)間660ns、采集速率1Msps。設(shè)計(jì)采用循環(huán)采集方式。

    · 靜態(tài)RAM

    靜態(tài)RAM62512芯片為64Kbytes，典型存取時(shí)間200ns。

    · 總線（數(shù)據(jù)線、地址線和WR）切換電路

    總線切換采用74HC245三態(tài)總線收發(fā)器并聯(lián)，分別選通。如圖２所示。

    · 寫地址產(chǎn)生電路

    DMA寫地址產(chǎn)生電路是一可預(yù)置數(shù)的16位２進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路是采用四片４位可預(yù)置計(jì)數(shù)器74HC569級(jí)連方式。因此可以預(yù)置16位地址的初值，就是DMA傳輸數(shù)據(jù)塊的起始地址。計(jì)數(shù)脈沖反向輸入74HC569的CP端以保證寫操作的時(shí)序。

    ３ 工作原理

    3.1 DMA允許與響應(yīng)

    單片機(jī)系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行時(shí)或進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、顯示時(shí)應(yīng)置P1.0高，使其處于DMA禁止?fàn)顟B(tài)。單片機(jī)完成初始