基于51單片機(jī)和FPGA的人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計
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本文以C8051F020單片機(jī)與FPGA互連系統(tǒng)為控制核心，以液晶顯示控制器T6963C為例，結(jié)合行掃描鍵盤，簡述了一種人機(jī)交互功能的設(shè)計。
1 系統(tǒng)設(shè)計方案
FPGA可在很大程度上擴(kuò)展單片機(jī)的資源，然而人機(jī)交互功能仍應(yīng)盡量減少對單片機(jī)及FPGA的資源消耗，以便將更多的片內(nèi)資源用于其他功能的擴(kuò)展。采用 FPGA掃描鍵盤可以節(jié)省單片機(jī)的資源，同時也能靈活地實現(xiàn)鍵盤的擴(kuò)展。而考慮到液晶控制較復(fù)雜，依然采用單片機(jī)控制
LCD，使LCD的各種功能得到最大程度的利用，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2 硬件電路及FPGA接口設(shè)計
2．1 總線接口設(shè)計
這里采用單片機(jī)C8051F020與CycloneⅡFPGA互連的系統(tǒng)。C8051F020器件是完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU芯片，具有64個數(shù)字 I／O引腳，與8051完全兼容，而且速度得到了極大提高，70％的指令執(zhí)行時間為l或2個系統(tǒng)時鐘周期，只有4條指令的執(zhí)行時間大于4個系統(tǒng)時鐘周期。 此外，C8051F020系列MCU對CIP-51內(nèi)核和外設(shè)有幾項關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。如提供22個中斷源、7個復(fù) 位源、可編程交叉開關(guān)、8位A／D轉(zhuǎn)換器、12位D／A轉(zhuǎn)換器等。
CycloneⅡ系列FPGA將低功耗FPGA的密度規(guī)模擴(kuò)展至68 416個邏輯單元，并提供高達(dá)622個可用的I／O接口以及高達(dá)1．1 Mb的片內(nèi)存儲單元。CycloneⅡ系列成功實現(xiàn)了高效與低功耗的結(jié)合，可用于自動化、通信、視頻播放等領(lǐng)域。為兼顧成本問題，本系統(tǒng)采用性價比較高的EP2C8型FPGA作為接口器件。
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