摘要:
　　本文描述了用賽靈思公司的xc95216 系列cpld 芯片實現擴展單片機與計算機pc104 的接口并行通信的方法, 解決了在嵌入式操作系統(tǒng)中單片機與主機總線設備打交道資源不足的固有缺陷, 把以太網卡的功能集成在一片xc95216 的 cpld 中, 簡化了硬件, 通信實時性強; 并給出用vhdl 編寫的主要源程序。該方案在實踐中檢驗通過。

　　引 言

　　8位單片機在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛, 然而讓它直接與pci 總線設備打交道卻有其固有缺陷。8 位單片機只有16 位地址線, 8 位數據端口, 而pci 總線2.0 規(guī)范中, 除了有32 位地址數據復用ad[3- 0]外, 還有 frame、irdy、trdy 等重要的信號線。讓單片機有限的i/o 端口來直接控制如此眾多的信號線是不可能的。一種可行的方案就是利用cpld 作為溝通單片機 與pci 設備間的橋梁, 充分利用cpld 中i/o 資源豐富、用戶可自定制邏輯的優(yōu)勢, 來幫助單片機完成與 pci 設備間的通信任務。

1.2 cpld 設計規(guī)劃

　　出于對單片機和cpld 處理能力和系統(tǒng)成本的考慮, 下面的規(guī)劃不支持pci 總線的線性突傳輸等需要連續(xù)幾個數據周期的讀寫方式, 而僅支持一個址周期加一個數據周期的讀寫方式。對于大部分應用而言, 這種方式已經足夠了。圖1 是經過簡化后的pci 總線讀寫操作時序。在cpld 內設有13 個8 位寄存器用來保存進行一次pci 總線讀寫時所需要的數據, 其中pci_address0- pci_address3 是讀寫時的地址數據; pcidatas0- pci_datas3 是要往pci 設備寫的數據; pci_cbe[3- 0]保存地址周期時的總線命令; pci_cbe[7- 4] 保存數據周期時的字節(jié)使能命令; pci_data0- pci_data3 保存從pci 設備返回的數據; pci_request 是pci 總線讀寫操作狀態(tài)寄存器, 用于向單片機返回一些信息。當單片機往pci_cbe 寄存器寫入一個字節(jié)的時候, 會復位cpld 中的狀態(tài)機, 觸發(fā)cpld 進行pci 總線的讀寫操作; 單片機則通過查詢pci_request 寄存器得知讀寫操作完成, 再從pci_data 寄存器讀出pci 設備返回的數據。

2.2 單片機pci 讀寫c 語言程序設計

　　在cpld 在幫助下, 單片機讀寫pci 設備就變得相當簡單。首先, 將pci_cbe 等寄存器都聲明為外部存儲器變量, 并根據cpld 的設計指定地址。然后, 傳遞適當的參數給以下兩個讀寫子函數, 即可完成對pci 設備配置空間、i/o 空間、存儲器空間的讀寫操作。從 pci 設備的返回數據存放在全局變量savedata 中。實際上在寫pci 設備時, 也可以從pci_data 中得到返回數據。這個數據必須等于往pci 設備寫的數據。利用這一點可以進行差錯檢驗和故障判斷, 視具體應用而定。

3 結論
　　用cpld 實現單片機與pci 總線接口的并行通信, 電路結構簡單、體積小, 1 片cpld 芯片足夠, 并且控制方便, 實時性強, 通信效率高。本設計方法已成功地應用于作者開發(fā)的各種數據采集系統(tǒng)中, 用作單片機與pc104 之間的并行數據通信, 效果非常理想。