基于单片机和CPLD的控制系统的设计.pdfVIP

第7卷第17期2007年9月 科学技术与工程 V01．7No．17SCp，2007 Science and @2007Sci．Teeh．Engng． 1671—1819(2007)17-4508-04TechnologyEngineering 基于单片机和CPLD的控制系统的设计 张鸣芸1·2 张伯珩1 边川平1 张艳喜‘-2许哲∽ (中国科学院西安光学精密机械研究所‘，西安710068；中国科学院研究生院2，北京100039) 八方武。该设计可提高电路的集成度和可靠性。 关键词单片机 CPLDI／O口扩展 中图洼分类号1t368．1；文献标识丹 A 自20世纪80年代单片机引入我国以来，单片但是，这些芯片都是40脚DIP封装，体积庞大，并且 机产品的普及促使单片机的应用设计日益广泛。 每片最多只能扩展三个8-bitI／O口，还要考虑8255 传统的单片机控制系统由单片机以及外围扩展芯 中A、B、C口是作为输入口还是输出口。当需要的 片组成，但是这些外围芯片一般具有接线重复性 控制端口较多时，不得不用多个这种专用芯片。这 高、体积大等缺点。而CPLD具有高集成度、高可靠时需重复连接多片8255的8位数据线、单片机自耵 性以及硬件逻辑结构的可描述性等特点。使用和 写信号线、ALE、CS(片选)和A0、AI信号线。增加 单片机结合构成其外围电路可以减少系统芯片数 了单片机硬件、软件的设计难度，也就造成电路复 量，缩小系统体积，提高系统可靠性。 杂、控制不便、可靠性降低，而且增大了电路的功 1控制系统¨J 耗、体积和重量。同时接口芯片提供的端口数未必 与实际需要的端口数相等，不能根据实际情况分配 本系统是一个CCD相机控制系统，该系统需要 I／O的数量，容易造成芯片部分资源的浪费。而 实现增益控制、行频控制、曝光控制、工作模式控制 CPLD具有丰富的可编程I／O引脚，并且由于其在 bit 等功能共27个输出控制端日，同时需要两路16 系统可编程的特点，设计者能够自己定义器件的内 的串行输出。系统设计要求如图1所示 部逻辑和管脚，使用一片CPLD就可以扩展草片机 的所有控制接口。 2劓睛】订128CPLD【20 复杂可编程逻辑器件CPLD(ComplexProgram- 图1系统设计要求 mable LogicDevice)是一种半定制的专用集成电路 bit 根据设计要求，单片机系统要扩展两路16 ASlC(ApplieationSpecificIntegratedCircuit)o其芯 的串行输出，同时为了完成控制功能，单片机必须 片上按一定排列方式集成了大量的门和触发器等 至少扩展27个I／O端口。如果使用传统的扩展方 基本逻辑元件。通过软件编程可以实现这些元件