來源：單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者：空軍第六研究所 于開生 華訊集團(tuán) 李東兵

摘要：介紹實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與xilinx公司xc9500系列可編程邏輯器件的讀寫邏輯功能模塊的接口設(shè)計(jì)，以及xilinx公司的xc9500系列可編程邏輯器件的開發(fā)流程。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜可編程邏輯電路 微處理器 在系統(tǒng)編程 現(xiàn)場可編程門陣列

1 概述

cpld（復(fù)雜可編程邏輯電路）是一種具有豐富的可編程i/o引腳的可編程邏輯器件，具有在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)；不但可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的邏輯器件功能，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序邏輯功能。把cpld應(yīng)用于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，同單片機(jī)結(jié)合起來，更能體現(xiàn)其在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)。cpld同單片機(jī)接口，可以作為單片機(jī)的一個(gè)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)所要求的功能。例如，實(shí)現(xiàn)常用的地址譯碼、鎖存器、8255等功能；也可實(shí)現(xiàn)加密、解密及擴(kuò)展串行口等單片機(jī)所要求的特殊功能。實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性，也提高了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的性能。cpld（復(fù)雜可編程邏輯電路）是一種具有豐富的可編程i/o引腳的可編程邏輯器件，具有在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)；不但可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的邏輯器件功能，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序邏輯功能。把cpld應(yīng)用于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，同單片機(jī)結(jié)合起來，更能體現(xiàn)其在系統(tǒng)可編程、使用方便靈活的特點(diǎn)。cpld同單片機(jī)接口，可以作為單片機(jī)的一個(gè)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)所要求的功能。例如，實(shí)現(xiàn)常用的地址譯碼、鎖存器、8255等功能；也可實(shí)現(xiàn)加密、解密及擴(kuò)展串行口等單片機(jī)所要求的特殊功能。實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的靈活性，也提高了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的性能。

2 xilinx公司的可編程邏輯器件

xilinx公司的xc9500系列可編程邏輯器件是一款高性能、有特點(diǎn)的可編程邏輯器件。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上看，它包含三種單元：宏單元、可編程i/o單元和可編程的內(nèi)部連線。它的主要特點(diǎn)是：

①高性能。在所有可編程引腳之間pin-pin延時(shí)5ns；系統(tǒng)的時(shí)鐘速度可達(dá)到100mhz。

②容量范圍大。xilinx公司的xc9500系列可編程邏輯器件的容量范圍為36～288個(gè)宏單元；可用系統(tǒng)門為800～6400個(gè)。

③5v在系統(tǒng)可編程�？梢跃幊�10000次。

④具有強(qiáng)大的強(qiáng)腳鎖定能力。

⑤每個(gè)宏單元都有可編程低功耗模式。

⑥沒有用的引腳有編程接地能力。

xilinx的xc9500系列可編程邏輯器件的主要性能如表1所列。

3 cpld同單片機(jī)接口設(shè)計(jì)cpld同單片機(jī)接口原理如圖2所示。

cpld同單片機(jī)接口設(shè)計(jì)中，單片機(jī)采用atmel公司的at89c52，cpld采用xilinx公司的xc95216。該cpld芯片結(jié)構(gòu)及性能見圖1和表1。at89c52通過ale、cs、rd、we、p0口（數(shù)據(jù)地址復(fù)用）同xc95216芯片相連接。

表1 xilinx xc9500t系列器件

項(xiàng) 目

xc9536

xc9572

xc95108

xc95144

xc95216

xc95288

寄存器/個(gè)

36

72

108

144

216

288

可用門數(shù)/個(gè)

800

1600

2400

3200

4800

6400

宏單元數(shù)/個(gè)

36

72

108

144

216

288

fpd/ns

5

7.5

7.5

7.5

10

10

tsu/ns

3.5

4.5

4.5

4.5

6.0

6.0

tco/ns

4.0

4.5

4.5

4.5

6.0

6.0

fcnt/mhz

100

125

125

125

111.1

111.1

fsystem/mhz

100

83.3

83.3

83.3

66.7

66.7注：fcnt=16位計(jì)數(shù)器最高工作頻率；fsystem=整個(gè)系統(tǒng)的最高工作效率。

ale：地址鎖存信號。

cs：片選信號。

rd：讀信號。

wr：寫信號。

ad0～ad7：數(shù)據(jù)地址復(fù)用信號。

本例的設(shè)計(jì)思想是，在xc95216設(shè)置兩個(gè)控制寄存器，通過單片機(jī)對兩個(gè)控制寄存器的讀寫來完成對其它過程的控制。

xc95216設(shè)置的兩個(gè)控制寄存器，可以作內(nèi)部寄存器，也可以直接是映射為i/o口。

4 cpld同單片機(jī)接口設(shè)置結(jié)果

本例中，使用xilinx公司提供的fundation ise 4.2i+modelsim 5.5f軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的源文件模塊如下