PSD813器件在單片機系統中應用

隨著單片機系統的廣泛應用，其功能不斷加強，集成度日益增高。但是，由于在傳統的單片機系統設計中必須使用許多分立器件組成單片機的外圍電路，諸如地址鎖存器、ＰＬＤ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ等，因此使得整個系統變得十分復雜、可靠性降低、功耗費用增高。由于各個系統的要求不盡一致，這樣在開發(fā)每一個單片機系統時都必須重復設計以上外圍分立器件電路，延長了開發(fā)時間，工作效率隨之大幅度下降，并且還浪費了大量的人力、物力。隨著科學技術，尤其是大規(guī)模集成電路技術的飛速發(fā)展，單片機外圍集成芯片也隨之產生、發(fā)展。ＷＳＩ公司的可編程單片機通用外圍接口芯片（ＰＳＤ）可將單片機所需的多個外圍器件集成在一個芯片中，并能與單片機實現所謂無縫連接（ｎｏｇｌｕｅ），大大簡化了設計、節(jié)省了資源，并且顯著地提高了系統的可靠性。由于ＰＳＤ系列產品迎合了單片機應用系統開發(fā)的要求，其先進的設計思想給廣大的單片機開發(fā)者帶來了諸多好處，因此用ＰＳＤ或其他類似器件取代單片機外圍分立器件已經成為單片機開發(fā)的一大趨勢。

1 ＰＳＤ８１３系列產品特點

作為ＰＳＤ系列中的最新成員，ＰＳＤ８１３系列器件秉承了以往幾代ＰＳＤ產品的優(yōu)良特性，同時又采用了新技術、新工藝，完善了以往ＰＳＤ器件的一些不足之處。ＰＳＤ８１３的閃速存儲器和可編程邏輯具有在線可編程特性，這對于實現簡單、靈活的嵌入式設計方案具有很大的幫助。ＰＳＤ８１３器件還集成了優(yōu)化的“微控制器宏單元”邏輯結構，它允許系統地址／數據總線與ＰＳＤ內部寄存器直接相連，簡化了ＭＣＵ和其外部器件之間的通信。除此以外，ＰＳＤ８１３還具有以下關鍵特性：

（１）１Ｍ位的內部大容量ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ，２５６Ｋ位的Ｅ２ＰＲＯＭ（８１３Ｆ１）或ＦＬＡＳＨ ＯＴＰＲＯＭ（８１３Ｆ２），１６Ｋ位ＳＲＡＭ，其中ＦＬＡＳＨＲＯＭ可配置為１２８Ｋ×８或６４Ｋ×８，并分為８個大小相同的塊，可由用戶規(guī)定的地址訪問，訪問時間包括地址鎖存和ＰＬＤ譯碼。ＳＲＡＭ可配置為２Ｋ×８或１Ｋ×１６。

（２）閃速（ＦＬＡＳＨ）或Ｅ２ＰＲＯＭ／ＯＴＰ ＲＯＭ閃速存儲器的同時編程。在執(zhí)行來自一個存儲器的代碼的同時可對另一個編程，ＥＥＰＲＯＭ／閃速引導存儲器被分為四個大小相等的塊，可由用戶規(guī)定的地址訪問。

（３）帶有基于閃速的１６個輸出宏單元和２４個輸入宏單元。因此ＰＳＤ８１３可有效地實現多種邏輯功能，包括用于內部和外部控制的狀態(tài)機和地址譯碼器。這些邏輯功能要求微控制器軟件和硬件交互作用。內置ＰＬＤ提供三種專用的外部芯片選擇輸出，從而允許多達１９個外部芯片選擇。

（４）２７個可重建的Ｉ／Ｏ端口可用作ＭＣＵ Ｉ／Ｏ、ＰＬＤ Ｉ／Ｏ、鎖存ＭＣＵ地址輸出或特殊Ｉ／Ｏ口以提供最多１９個外部片選信號，并且其中１６個Ｉ／Ｏ口可配置為漏極輸出。

（５）可編程的電源管理支持兩種單獨的低功耗工作方式，加之零功耗ＣＭＯＳ技術可允許用低至１０ｍＡ（在５Ｖ Ｖｃｃ時）的電流工作。器件可自動檢測微控制器活動的停止并使ＰＳＤ置入低功耗狀態(tài)。

（６）內置的ＪＴＡＧ串口使得能在工廠或現場進行器件的在系統編程調試。

由于ＰＳＤ８１３具有以上特性，故可以很方便地進行Ｉ／Ｏ重建、擴展微控制器地址空間等以往較為復雜的工作，并可通過編程進行靈活的設計，以實現與不同類型的微控制器的兼容，使得單片機開發(fā)尤其是外圍電路設計變得簡便。

2 ＰＳＤ８１３與單片機的連接

本文應用實例是基于一臺全數字化心電圖機系統，如圖１所示。由于該系統的工作要求，采用了雙ＣＰＵ結構（ＤＳＰ－８０Ｃ５５２），外帶１６０× １２８ＬＣＤ顯示、串行熱敏打印機、４×４鍵盤等外設，系統總線設計為８位。由于系統要求存儲大量的心電數據，故采用了５１２Ｋ的大容量ＳＲＡＭ。其中ＤＳＰ（ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２０６）主要用于心電波形的濾波計算、分析及控制打印部分。８０Ｃ５５２用作主程序及人機界面的控制以及Ａ／Ｄ采集，由于５１單片機外設較多，為了節(jié)省成本、降低功耗，采用了ＰＳＤ８１３作為外部程序存儲器以及地址譯碼器，并用于端口擴展。實際使用表明該系統工作正常。

3 ＰＳＤｓｏｆｔ軟件應用

ＰＳＤ８１３是在硬件基礎上，采用專用的開發(fā)軟件ＰＳＤｓｏｆｔ進行系統開發(fā)的。ＰＳＤｓｏｆｔ是一套在Ｗｉｎｄｏｗｓ環(huán)境下運行的軟件工具，運用可視化技術進行編程，具有方便的人機交互功能。并且由于該軟件集成度較高，各步操作在同一界面下進行，因此使用十分方便。

由圖２所示流程圖，我們可以看到在ＰＳＤｓｏｆｔ軟件環(huán)境下，ＰＳＤ８１３器件的開發(fā)，從Ａｂｅｌ文件的編寫、硬件特性的配置，直至目標文件的寫入，都可以很方便地完成。另外，ＰＳＤｓｏｆｔ軟件還提供ＰＳＤ器件的實時仿真，并可實現目標文件的Ｃ語言反匯編。

由于篇幅有限，現僅寫出Ａｂｅｌ文件以作參考：ｍｏｄｕｌｅ ｃ５１＿８１３

ｔｉｔｌｅ ＇ＷＳＩ ＰＳＤ８１３Ｆ１ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｆｏｒ ８０Ｃ５１ ｆａｍ－

ｉｌｙ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ＇；

″ＰＩＮ ＤＥＣＬＡＲＡＴＩＯＮＳ

ｂｈｅ ｐｉｎ ４９；″ｐｉｎ ４９，ｂｙｔｅ ｈｉｇｈ ｅｎａｂｌｅ ｏｒ ＣＮＴＬ２

ｗｒ ｐｉｎ ４７； ″ｐｉｎ ４７，ｗｒｉｔｅ ｌｉｎｅ ｏｒ ＣＮＴＬ０

ｒｄ ｐｉｎ ５０； ″ｐｉｎ ５０，ｒｅａｄ ｌｉｎｅ ｏｒ ＣＮＴＬ１

ｒｅｓｅｔ ｐｉｎ ４８； ″ｒｅｓｅｔ Ｉｎｐｕｔ，ａｃｔｉｖｅ ｌｏｗ

ａ１５，ａ１４，ａ１３，ａ１２，ａ１１，ａ１０，ａ９，ａ８，ｐｉｎ ３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６； ″Ａｄｄｒｅｓｓ ｂｕｓ

ａ７，ａ６，ａ5，ａ４，ａ３，ａ２，ａ１，ａ０，ｐｉｎ ３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７， ″Ａｄｄｒｅｓｓｂｕｓ

″********Ｐｏｒｔ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ ｐｉｎ ｄｅｃｌａｒａｔｉｏｎ*************

ａｄｄｒ＿ｏｕｔ０．．ａｄｄｒ＿ｏｕｔ７ ｐｉｎ； ″ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔ， Ｐｏｒｔ Ａ ｐｉｎｓ

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＷＳＩＰＳＤ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ′Ａｄｄｒｅｓｓ＿Ｏｕｔ Ａｏｕｔ[７:０]:ａｄｄｒ＿ｏｕｔ

[７:０] ＰｏｒｔＡ′；

ａｄｄｒ＿ｏｕｔ８．．ａｄｄｒ＿ｏｕｔ１５ ｐｉｎ； ″ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔ，Ｐｏｒｔ Ｂ ｐｉｎｓ

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＷＳＩＰＳＤ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ′Ａｄｄｒｅｓｓ Ｏｕｔ Ａｏｕｔ 《１５:８]：ａｄｄｒ

ｏｕｔ[１５:８] ＰｏｒｔＢ′

ａ１６,ａ１７,ａ１８ ｐｉｎ １８,１７,１４； ″ｐｃ[２：４],ａ[１６:１８]

″Ｅｘｔｅｎｄ Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｕｔｐｕｔ

ＬＣＤ＿ｃｅ ｐｉｎ １１; ″ｐｃ７, ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｅ ｏｆ ＬＣＤ

ＳＲＡＭ＿ｃｅ ｐｉｎ ９, ″ｐｄ１, ｔｈｅ ｃｅ ｏｆ ５１２Ｋ ＳＲＡＭ

ａｌｅ ｐｉｎ １０； ″ｐｉｎ １０ ａｄｄｒｅｓｓ ｌａｔｃｈ ｅｎａｂｌｅ ｏｒ ＰＤ０

ｃｓｉ ｐｉｎ ８； ″ｐｉｎ ８，／ｃｓｉ ｏｒ ｐｄ２

ｆｓ７，ｆｓ６，ｆｓ５，ｆｓ４，ｆｓ３，ｆｓ２，ｆｓ１，ｆｓ０ ｎｏｄｅ； ″Ｍａｉｎ Ｆｌａｓｈ

ｓｅｇｍｅｎｔ ｃｈｉｐ ｓｅｌｅｃｔｓ

ｒｓ０ ｎｏｄｅ；″ＰＳＤ ＳＲＡＭ ｃｈｉｐ ｓｅｌｅｃｔ

ｃｓｉｏｐ ｎｏｄｅ；″ＰＳＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉ／Ｏ ｒｅｇｉｓｔｅｒ

ｊｔａｇｓｅｌ ｎｏｄｅ； ″Ｓｅｌｅｃｔｓ ＪＴＡＧ ｐｏｒｔ ａｃｔｉｖｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｏｄ ｕｃｔ ｔｅｒｍ

Ｘ ＝ ．ｘ．； ″Ｄｏｎ′ｔ ｃａｒｅ ｓｙｍｂｏｌ

ａｄｄｒｅｓｓ ＝ [ａ１８．．ａ０]; ″Ｄｅ－ｍｕｘｅｄ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ａｄｄｒｅｓｓ ｓｉｇｎａｌｓ

ＥＱＵＡＴＩＯＮＳ

ｊｔａｇｓｅｌ ＝ ０；

ｆｓ０ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ２０００　 ＆ ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ２ＦＦＦ）；

″Ａｄｄｒｅｓｓ ｏｆ ＲＯＭ

ｆｓ１ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ３０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ３ＦＦＦ）；

ｆｓ２ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ４０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ４ＦＦＦ）；

ｆｓ３ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ５０００）＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ５ＦＦＦ）；

ｆｓ４ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ６０００?。?（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ６ＦＦＦ）；

ｒｓ０ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ７０００　）＆ （ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ７７ＦＦ）；

ＬＣＤ＿ｃｅ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ７８００） ＆（ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ７ＦＦＦ）；

ｃｓｉｏｐ ＝ （ａｄｄｒｅｓｓ ＞＝＾ｈ８０００） ＆ （ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈ８０ＦＦ）；

ＳＲＡＭ＿ｃｅ＝?。ǎ。幔保叮Γ。幔保罚Γ。幔保福＃ǎǎ幔洌洌颍澹螅?＞＝＾ｈ８１００　 ＆ （ａｄｄｒｅｓｓ ＜＝＾ｈＦＦＦＦ））； ″Ａｄｄｒｅｓｓ

ｏｆ ＲＡＭ

ｅｎｄ ｃ５１＿８１３

由于ＰＳＤ８１３具有很高的集成度和很強的在線編程功能，所以其應用對提高單片機的開發(fā)速度、系統穩(wěn)定性及靈活性都比傳統的設計方式有了很大的提高，這應該成為單片機應用系統的一個發(fā)展方向。

但ＰＳＤ８１３內部數據總線為８位，所以雖然ＰＳＤ８１３與８位ＭＣＵ可以很方便地直接相連，但與１６位單片機相連時，必須用兩片ＰＳＤ８１３以構成１６位的多路復用和非多路復用總線結構接口。并且由于１６位單片機與外部存儲器的連接規(guī)則，所以當兩片ＰＳＤ８１３與１６位單片機相連時，其地址線連接必須循環(huán)移位一次，以保證ＣＰＵ在工作時同時正確接收兩片ＰＳＤ８１３ ＲＯＭ中的高位和低位指令字節(jié)。