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用CPLD實現單片機與ISA總線接口的并行通信
摘要：介紹了用ALTERA公司MAX7000系列CPLD芯片實現單片機與PC104ISA總線接口之間的關行通信。給出了系統設計方法及程序源代碼。關鍵詞：CPLD ISA總線 并行通信
CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一種復雜的用戶可編程邏輯器件，由于采用連續連接結構，易于預測延時，從而使電路仿真更加準確。CPLD是標準的大規模集成電路產品，可用于各種數字邏輯系統的設計。近年來，由于采用先進的集成工藝和大指量生產，CPLD器件成本不斷下降，集成密度、速度和性能大幅度提高，一個芯片就可以實現一個復雜的數字電路系統；再加上使用方便的開發工具，使用CPLD器件可以極大地縮短產品開發周期，給設計修改帶來很大方便[1]。本文以ALTERA公司的MAX7000系列為例，實現MCS51單片機與PC104ISA總線接口的并行通信。采用這種通信方式，數據傳輸準確高速，在12MHz晶振的MCS51單片機控制的數據采集系統中，可以滿足與PC104 ISA總線接口實時通信的要求，通信速率達200Kbps。
1 系統總體設計方案
用CPLD實現單片機與PC104ISA總線接口的并行通信，由于PC104主要完成其它方面的數據采集工作，只是在空閑時才能接收單片機送來的數據，所以要求雙方通信的實時性很強，但數據量不是很大。因此在系統設計中，單片機用中斷方式接收數據，PC104采用查詢方式接收數據。系統設計方案如圖1所示。
在單片機部分，D[0..7]是數據總線，A[0..15]是地址總線，RD和WR分別是讀寫信號線，INT0是單片機的外部中斷，當單片機的外部中斷信號有效時，單片機接收數據。
在CPLD部分，用一片MAX7000系列中的PM7128 ESLC84來實現，用來完成MCS51與PC104ISA總線接口之間的數據傳輸、狀態查詢及延時等待。
在PC104ISA部分，只用到PC104的8位數據總線D[0..7]，A[0..9]是PC104的地址總線；/IOW和/IOR是對指定設備的讀寫信號；AEN是允許DMA控制地址總線、數據總線和讀寫命令線進行DMA傳輸以及對存儲器和I/O設備的讀寫；IOCHRDY是I/O就緒信號，I/O通道就緒為高，此時處理機產生的存儲器讀寫周期為4需5個時鐘周期，MCS51通過置此信號為低電平使CPU插入等待周期，從而延長I/O周期；SYSCLK是系統時鐘信號，使系統與外部設備保持同步；RESETDR是上電復位或系統初始化邏輯信號，是系統總清信號。
2 基于MAX+plusII的硬件實現
ALTERA公司的CPLD開發工具MAX+plusII，支持多種輸入方式，給設計開發提供了極大的方便，因此本系統采用MAX+plusII進行設計。系統的主體部分用原理圖輸入方式，由于庫中提供現成的芯片，所以使用很方便。原理圖輸入部分如圖2和圖3所示。圖2主要完成單片機與ISA接口通信中的數據傳輸和握手判斷。在圖2中，各信號說明如下：
D[0..7] 單片機的8位雙向數據總線；
[1] [2] [3] [4]
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