释放嵌入式控制器中的CPU资源

灵活的路由

虽然UDB在PLD和数据通路两个子系统都有很多特色，但广泛的数字路由让它们如虎添翼。信号可以在PLD和数据通路之间路由，遍及整个UDB和器件的其它地方，形成了复杂的数字系统互连(DSI)结构。

实例

本例中，用一个UDB数据通路来创建一个带重载(reload)功能的8位数字计数器。为了实现这点，连接一个状态条件回到控制存贮SRAM地址线，如图5所示。

图5：用UDB数据通路创建带重载功能的计数器。

在这个设计中，A0是计数寄存器，D0是重载寄存器。需要两个函数，一个用来递减计数，一个从周期寄存器重载计数器；这些函数在控制储存RAM里预载了。

逻辑如下：当A0不为0时，状态输出将会变低，在地址0会执行递减操作。当A0为0时，状态输出将为高，在地址1会执行重载操作。

所有操作都发生在时钟输入的上升沿，可以记录时钟沿数量。时钟输入可以来自各种时钟源。状态输出可以通过DSI路由，包括到DMA和中断请求输入。使用数据通路链和掩码模块，该计数器的大小可以是任何位数，不受限于8的倍数。

图5所示为减法计数器。它可以很容易的转换成加法计数器，可以通过使用不同的状态输出(A0= =D0)和控制存储SRAM里的不同函数：A0=A0+1和A0=A0A0。异或任何值的结果永远为0。

通过使用PLD这个简单的设计可以创造更复杂的应用。以一个红绿灯控制器为例，红绿灯控制器周期由绿、黄、红三种状态构成，因此需要一个状态机。每个状态变化到下一个状态之前会持续一定时间，所以必需有一个计数器。为了简单起见，假设"绿灯"时间和"红灯"是相同，但"黄灯"时间不同。

只需要使用3个数据通路寄存器(假设为8位计数值)就可以实现这个时序结构。A0为计数寄存器，D0为"绿"和"红"状态保持计数器重载值，D1为"黄"状态保持计数器重载值。模块框图如图6显示。

图6：采用UDB PLD和数据通路构建的红绿灯控制器框图

要保存在控制存储RAM里的操作是：

A0 = A0 - 1 // 计数

A0 = D0 // 重载"绿"或"红"

// 计数值

A0 = D1 //重载"黄"值

状态机在PLD里实现。数据通路条件输出反馈到PLD，以表明需要改变状态了。PLD也有这样的逻辑，根据当前的状态和从数据通路反馈的信号，控制执行哪个数据通路操作和哪个灯要点亮。

超越基础

红绿灯控制器是一种简单的应用类型，通常使用CPU编程。然而，我们已经看到，除了初始化代码，这个功能可以完全和CPU没关系而可以由智能的可配置外设完成。这个功能可以很容易地扩展以支持附加需求，例如转换信号、行人行走信号、车辆检测传感器、流量/紧急事件转发器。

CPU需要做什么

通过使用PLD和数据通路的有效组合，可以创建智能的、灵活的、低成本的外设，以减轻CPU的负担。然而，如果这么多的功能都由外设处理了，那还留着CPU做什么呢？在许多情况下，CPU不需要做很多事，在某些情况下系统初始化后，CPU就可以关掉了。不过，更实用的方案是使用CPU做CPU能做得最好的事情，例如：

* 复杂的计算

* 字符串和文本处理

* 数据库管理

* 通信管理

* 系统管理

例如，在我们的红绿灯应用中，CPU可以用于以下几个方面：

* 检测车辆闯红灯

* 使用相机拍摄牌照

* 从照片上提取车牌文字信息

* 从国家数据库中查阅车主信息，以及向车主发送罚单

通过由智能外设完成很多任务，CPU可以轻松地去做更有价值的任务。