51單片機(jī)與CPLD的結(jié)合可讓系統(tǒng)更加高效化

51單片機(jī)與CPLD的結(jié)合可讓系統(tǒng)更加高效化（電子工程網(wǎng)）單片機(jī)市場(chǎng)可以用巨無(wú)霸來(lái)形容，其中51單片機(jī)使用者就更多了，針對(duì)51單片機(jī)無(wú)需更多的介紹，這里必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，只要你精通了51單片機(jī)，以后在實(shí)際工作中選用其它單片機(jī)也很容易了，這就是初學(xué)者學(xué)習(xí)51單片機(jī)的價(jià)值。選擇51單片機(jī)學(xué)習(xí)入門容易，倒不是說(shuō)51系列單片機(jī)比別的型號(hào)簡(jiǎn)單，其實(shí)在8位單片機(jī)家族中，51系列單片機(jī)算是復(fù)雜的，但51單片機(jī)在中國(guó)推廣最徹底，教程也是最豐富，基本不用看英文資料就能學(xué)好，所以特別適合初學(xué)者學(xué)習(xí)用。下面說(shuō)說(shuō)CPLD，從近來(lái)跟學(xué)生和愛好者交往中發(fā)現(xiàn)，初學(xué)者都很“討厭”它，問(wèn)我為什幺要把單片機(jī)和CPLD放一塊兒，那樣不是增加了學(xué)習(xí)的難度嗎？其實(shí)深入學(xué)習(xí)單片機(jī)后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)一片單片機(jī)芯片，實(shí)在是不夠用，稍微復(fù)雜的系統(tǒng)都會(huì)缺少接口資源，IO口不夠用。我們學(xué)單片機(jī)不能僅僅局限于LED（發(fā)光二極管，數(shù)碼管等）驅(qū)動(dòng)，輸入還需要鍵盤、ADC，輸出需要LCD、DAC等，當(dāng)把這些對(duì)象同時(shí)放在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中時(shí)，就需要用到很多其它分離的接口IC（芯片），各種邏輯IC。學(xué)完單片機(jī)后大家都會(huì)知道這些芯片：如74373，7432，74138……隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，一種新的器件正在被廣泛應(yīng)用，那就是CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）復(fù)雜可編程邏輯器件，通俗的說(shuō)就是可以把以上那些分離器件都放進(jìn)去的一種可以二次開發(fā)的IC.關(guān)于CPLD的詳細(xì)介紹大家可以自己在網(wǎng)上瀏覽，很多很多?；诖?，本刊用這篇文章深入淺出的介紹一種采用51單片機(jī)和CPLD構(gòu)建復(fù)雜電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。首先從熟悉的最小系統(tǒng)電路電路說(shuō)起，上圖中用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)實(shí)現(xiàn)電路連接，這樣繪制的電路圖清晰整潔，U1是經(jīng)典的51單片機(jī)IC，復(fù)位電路和晶振電路是傳統(tǒng)電路，這里C5電容是靠近單片機(jī)VCC引腳的，用來(lái)對(duì)電源濾波，圖中其它芯片VCC附近都有相同功能的濾波電容。U2是經(jīng)典的低八位地址鎖存電路，這里的74373也可以用74573代替，U3是地址譯碼電路，74138實(shí)現(xiàn)連續(xù)8個(gè)地址對(duì)象擴(kuò)展。51單片機(jī)給大家推薦STC的89或90系列，其中90系列已經(jīng)有片內(nèi)ADC了，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，隨著FLASH技術(shù)的成熟，片內(nèi)FLASHROM從8K到64K任選，已經(jīng)足夠用了，所以現(xiàn)在很少有單片機(jī)系統(tǒng)外擴(kuò)ROM了，這樣使得EA/VPP和PSEN引腳失去了塬先的功能了，STC的51單片機(jī)已經(jīng)將這兩個(gè)引腳發(fā)展成P4口了。復(fù)雜的系統(tǒng)必然有很多輸入輸出接口，如圖2所示，U5是數(shù)據(jù)鎖存器74273，擴(kuò)展一個(gè)8bits數(shù)據(jù)輸出端口，U6是叁態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器74573，擴(kuò)展一個(gè)8bits數(shù)據(jù)輸入端口，分別用7432實(shí)現(xiàn)讀寫時(shí)序接口匹配。以上給出的系統(tǒng)還算不上是復(fù)雜系統(tǒng)，總共采用了8塊IC，一個(gè)實(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)往往更復(fù)雜，需要采用的IC會(huì)更多。能不能把這些分離的器件用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？答案是肯定的。這里選擇Altera公司早期的EPM7064SLC44-10為例，這是很老的一款CPLD器件，是5V供電。其實(shí)選擇什幺CPLD型號(hào)并不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是學(xué)習(xí)用CPLD代替分立器件的思想和方法。數(shù)據(jù)總線P0口同CPLD一般IO口相連，完成數(shù)據(jù)和低8位地址傳送；控制總線包括單片機(jī)讀寫控制信號(hào)Rd（P3.7）和Wr（P3.6），以及地址鎖存信號(hào)ALE（AddressLockEnable）和高位地址線A15（P2.7）通過(guò)CPLD的全局信號(hào)引腳輸入，包括全局時(shí)鐘輸入：INPUT/GCLK1，全局清零輸入INPUT/GCLRn，全局使能輸入INPUT/OE1，INPUT/OE2，這幾個(gè)信號(hào)有專用連線與CPLD中每個(gè)宏單元相連，保證信號(hào)到每個(gè)宏單元的延時(shí)相同并且延時(shí)最短。實(shí)際電路塬理圖如圖5所示。這樣一塊CPLD器件就代替以上除單片機(jī)外的7塊芯片了，在電路板上