基于PSD3XX与ADMC401接口设计的静止无功发生器系统
1 PSD芯片说明
对于一个单片机系统,如果采用常规的RAM、ROM和逻辑器件分离的系统连接方式,必定会使整个控制电路过于庞杂,从而给设计和调试带来很大的困难,同时也会降低系统的稳定性。而美国WSI公司生产的可编程外围逻辑器件PSD系列芯片内集成有EPROM、SRAM和PLD阵列等部件,它将单片机所需的多个外围芯片集成在一个芯片内,从而大大地简化了硬件电路的设计,减少了印制电路板的面积,缩短了开发周期。图1是PSD3系列器件的组成结构。
从图中可以看到PSD3XX内部有256k位到1M位不等的EPROM,它们被均匀地分为8个相同大小的区,每个区都有相应的选择信号,通过PSD中 PLD译码部分可产生相应的选择信号。还有一些主要的功能部件,如多个单独可配置I/O端口、两个可编程阵列(PADA和PADB)、16k位静态RAM 等。对于较大的系统,还可以通过水平级联(以增加总线宽度为特点)或垂直级联(以增加子系统深度为特点)等方式并配置多个PSD3XX来完成。 PSD3XX可以和多路复用或非多路复用总线的16位微控制器接口。并支持多种MCU,例如Intel的80196、80386EX,Motorola的 68HC16、683XX,Philips的80C51XA以及AD公司的ADSP2105等。如此大的储存空间和功能单元极大地方便了单片机的嵌入式设计,同时地为用户提供了更为简单灵活的解决方案。图2是常规的单片机系统和由PSD组成的系统进行硬件结构比较的示意图,可见运用PSD后,系统结构得到极大简化。
2 ADMC401芯片说明
对于系统设计者来说,数字信号处理(DSP)的普遍使用正在成为一股潮流。ADMC401[1][2]芯片即是一个基于单片DSP的控制器,适合工业应用领域中的高性能控制。该芯片集成了一个26MIPS定点内核ADSP-2171,其编码与ADSP- 21xx DSP系列完全兼容。该内核具有一套完备的外围控制接口,可以在高度集成环境中快速实现对元器件的控制。另外,它还包含三个计算单元、两个数据地址发生器和一个程序定序器,其中计算单元包含一个算术逻辑单元ALU、一个乘法/累加器(MAC)和一个桶式移位器,而内核也增加了位操作、平方、四舍五入和全局中断屏蔽等指令。除此之外,ADMC401芯片还包括两个灵活的双缓冲器以及双向同步串行口。图3为ADMC401的功能框图。从图中可以看到:该芯片提供有2k×24位的内部程序储存器RAM、2k×24位的内部程序存储器ROM、1k×16位的内部数据存储器RAM、一个高性能8通道12位模数转换 ADC系统(它能经过4对输入实现双通道同时采样)、一个三相16位中心对称的PWM发生器(能以最小开销产生高精度的PWM信号)、一个增量编码器接口单元、2个可调频的辅助PWM输出、12条I/O数字信号线、一个双通道事件捕获系统一个16位看门狗定时器和2个16位内部定时器等。
程序和数据RAM可以通过串行口引导程序装入,内部程序和数据RAM也可以从外围设备经地址总线和数据总线引导程序装入。此外, ADMC401芯片还可充分利用DSP内核的地址和数据总线,同时增添了重要的外存储器和外设扩展能力,因而可扩展外部程序存储器和数据存储器容量,并使得DSP内核能够寻址到14k×24位的外部程序存储器和13k×16位的外部数据存储器,从而为其与PSD接口提供方便。
3 ADMC401与PSD311的接口设计
由于PSD3XX内部提供了许多应用系统所需要的全部元件和“外围”,这使得设计两片式计算机系统成为可能。对于8051,80196和68HC11等微控制器来说,与PSD相配合是极为方便的。同样,对于提供了外扩程序、数据存储空间的ADMC401来说,也可以和PSD相配合。考虑到系统成本,推荐使用的PSD芯片为PSD311(现有价格最低的产品)。
ADMC401芯片的引导程序装载可以通过引脚MMAP和BMODE的各种不同状态来完成,如果引脚MMAP和BMODE所加的电压都为“0”,那么 ADMC401将工作在所谓的EPROM引导程序模式,其中被称为“引导存储器”的专用外部存储空间将允许芯片和字节宽度的EPROM相连,并在上电时通过存储器接口从外部装载程序;而如果引脚MMAP和BMODE设置为其它电位,那么将会产生不同的引导模式。另外,ADME401芯片还有一个专门的低电平有效信号BMS(Boot Memory Select,引导存储器选择),可用于简化引导存储器的接口。以上这些功能极大地方便了ADMC401和PSD的接口设计。图4为ADMC401和 PSD311的接口电路图(图中还包括一些其它外围)。
由图可见,ADMC401与PSD311的连接几乎和它与标准的EPROM连接一样简单。由于总线的通路布在ADMC401内部,因此,PSD311 的8根数据线并不是像常用的与ADMC401的D7~D0相连,而是与D15~D8相连。另外,还要注意,地址的最
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