第二篇设计篇

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1、第二篇设计篇第7章PIC与CPLD接口协调在进行PIC系统的应用开发时，经常需要对其扩展接口进行编程。可编程器件是PIC单片机应用系统外围电路的常用器件，而可编程器件的设计开发通常采用基于CPLD的VHDL设计。本章主要针对PIC单片机的接口编程所涉及到的并行接口、串行接口等相关可编程芯片进行分析研究，初步掌握在PIC和CPLD接口编程的接口方法以及设置。7.1CPLD与PIC功能分组7.1.1概述CPLD是可编程器件能完成各种逻辑功能，但在自动控制方面还不能单独完成各种功能。CPLD必须与PIC一起设计系统，这

2、就必须考虑PIC与CPLD的长短处，以最大的利用PIC和CPLD的优点来设计的系统。PIC与CPLD的优缺点如表7.1所示.根据以上PIC与CPLD长短处考虑，在系统设计时在以下情况请考虑使用CPLD较好。1.PIC的动作速度不能满足的高速动作要求，如需计数最大50MHz信号，或需输出数MHz的信号等。2.需要追加功能时，如需要追加更多的输入输出端口，或追加正弦波信号输出功能等。3.在与其它系统接续时作接口器等，如需要接入PIC总线或需要接入专用IC等。科目PICChipCPLDchip备注动作速度PIC动作速度

3、比CPLD慢一个数量级能做到高速动作(数10MHz)功能复杂度可自由设计，能对应较复杂的要求所电路规模限，不能实现复杂电路如采用大规模FPGA也可实现复杂电路接口功能仅限于PIC的内在接口功能可改变内部接续实现各种逻辑功能表7.1CPLD与PIC的功能比较7.1.2PIC与CPLD接口通信PIC单片机广泛用于现场控制、嵌入式系统、数据采集系统等领域，不仅需要实现本地数据采集和现场控制，这其中就涉及到和外围电路的数据的传输。而外围电路可采用CPLD芯片来实现，这就要求PIC和CPLD的接口具有通信功能。目前广泛应用

4、的可编程芯片有并行接口芯片8255A，可编程中断控制器82C59A，可编程计数器MSM82C53/54，可编程键盘以及显示控制器件TMP82C79等。在PIC与CPLD进行接口通信时，常见的通信方式有以下几类：1．按照通信对象数量的不同，通信方式可分为点对点通信、一点到多点通信和多点到多点通信等3种方式。2．按照通信终端之间的连接方式可划分为两点间直通方式和交换方式。直通方式是通信双方直接用专线连接；而交换方式是通信双方必须经过交换机才能连接起来的一种通信方式，如电话系统。3．按照数字信号传输的顺序，在数据通信中

5、，通信方式又有串行通信和并行通信。7.1.3接口通信基本电路在接口通信电路中，经常需要对传输过程中的信息进行放大、隔离以及销存，能实现上述功能的接口芯片最简单的就是缓冲器、数据收发器和锁存器。这里主要介绍基本74系列器件。74血红素器件是TI（TexasInstrument，德州仪器）公司生产的中小规模TTL集成电路芯片，这是一种低成本、工业和民用产品、工作温度0～70℃，以功耗和速度分类有如下几类：*74×××－标准TTL；*2.74L×××－低功耗TTL；*74S×××－肖特基型TTL；*74LS×××－低功

6、耗肖特基型TTL；*74ALS×××－高性能型TTL；*74F×××－高速型TTL。对于相同编号（×××）、不同类型的芯片，其逻辑功能完全一样。1．锁存器74LS37374LS373是一种8D锁存器，具有三态输出。其逻辑电路及引脚图如图7.1所示。图7.174LS373逻辑电路及引脚图2．缓冲器74LS24474LS244是一种三态输出的八缓冲器和线驱动器。74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。其逻辑电路及引脚图如图7.2所示。常用的缓冲器还有74LS24

7、0/241等。3.数据收发器74LS24574LS245是一种三态输出的8总线收发器。其逻辑电路图和引脚图如图7.3所示。从图可见，该收发器有16个双向传送的数据端，即A1－A8，B1－B8，另有两个控制端－使能端，方向控制端DIR，74LS245通常用于数据的双向传送、缓冲和驱动。7.2并行接口方式在CPLD与PIC综合电路中，实现并行通信的接口就是并行接口。并行接口可设计为只作为输入/输出接口，也可设计为既作为输入又作为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用同一个接口中的两个通路，一个作输入通路，一个作

8、输出通路；另一种使用同一个双向通路，既作为输入又作为输出。并行通信有两个主要特点：一是同时并行传送的二进位数就是数据宽度；二是在PIC与CPLD之间采用应答式的联络信号来协调双方的数据传送操作，这种联络信号又称为握手信号。并行通信可以分为单方向通信和双方向通信，通常分别对应于读/写和读写操作，其对应单方向并行接口和双方向接口。单片机同外设CPLD电路交换信息，必须通过接口