用CPLD实现单片机与ISA总线并行通信

文章摘要：当PCWR信号有效后，PC104把数据锁存于74LS374（2）中，此时，INT0变为低电闰，单片机产生外部中断，使MCSRD信号有效，从数据锁存器74LS374（2）中取走装饰，INT0变为高电平。PC104用STATE信号选通74LS244判断数据位PCD1是否为高电平，如果为高电平，说明单片机取走了数据，可以发送下一个数据。 PC104与单片机进行通信，最关键的就是速度匹配问题。由于PC104的速度快，而单片机的速度较慢，所以，要在PC104的IOCHRDY处插入等待周期，如图3所示。IOCHRDY 用来使ISA接口等待5个时钟周期；DLY_D 延时输入信号；DLY_CK 延时等待时钟信

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当PCWR信号有效后，PC104把数据锁存于74LS374（2）中，此时，INT0变为低电闰，单片机产生外部中断，使MCSRD信号有效，从数据锁存器74LS374（2）中取走装饰，INT0变为高电平。PC104用STATE信号选通74LS244判断数据位PCD1是否为高电平，如果为高电平，说明单片机取走了数据，可以发送下一个数据。 PC104与单片机进行通信，最关键的就是速度匹配问题。由于PC104的速度快，而单片机的速度较慢，所以，要在PC104的IOCHRDY处插入等待周期，如图3所示。

IOCHRDY 用来使ISA接口等待5个时钟周期；

DLY_D 延时输入信号；

DLY_CK 延时等待时钟信号；

DLY_CLR 等待清除信号，为开始下一次送数周期作准备；

DELAY 延时5个时钟周期后的输出信号，作为DLY_CLR信号的输入；

SYSCLK ISA接口的系统时钟信号。

在MCS51与PC104进行通信的过程中，DLY_D信号一直有效（高电平）。在信号SYSCLK的作用下，每5个时钟周期DELAY信号有效一次，即为高电平。此时DLY_CLR信号有效（低电平），IOCHRDY信号变为高电平，PC104可以读写数据。

地址译码部分采用文本输入方式，用ALTERA公司的硬件设计开发语言AHDL（Altera Hardware Description Language）。AHDL是一种模块化的高级语言，完全集成于MAX+plusII系统中，特别适合于描述复杂的组合逻辑、状态机和真值表，地址译码部分用文本输入方式，这充分体现了文本输入方式的优点。文本输入内容如下：

SUBDESIGN Address

(

PCA[9..0] : INPUT;

AEN,IOR,IOW : INPUT;

RESETDR,DELAY : INPUT;

A[15..14] ：INPUT;

RD,WR : INPUT;

DLY_D : OUTPUT;

DLY_CK : OUTPUT;

DLY_CLR : OUTPUT;

STATE : OUTPUT;

PCRD : OUTPUT;

PCWR : OUTPUT;

MCURD : OUTPUT;

MCUWR : OUTPUT;

)

BEGIN

!DLY_CLR=RESETDR#DELAY;

DLY_D=!AEN & (PCA[9..1]= =H"110");

DLY_CK=!AEN & (PCA[9..1]= =H"110")&(!IOR # ! IOW);

!PCWR=!AEN&(PCA[9..0]= =H"220")& !IOW;

!PCRD=!AEN&(PCA[9..0]= =H"220")& !IOR;

!STATE=!AEN&(PCA[9..0]= =H"221")&!IOR;

!MCSRD=([15..14]= =H"1")& !RD;

!MCSWR=(A[15..14]= =H"2"& !WR;

END;

说明：PCA[9..0]是PC104的地址信号，A[15..14]是单片机的地址信号，PC104用到端口地址220H和221H。

3 通信软件设计

PC104是基于ISA总线的，在系统软件设计中要防止地址冲突。PC104中使用A0～A9地址位来表示I/O端口地址，即可有1024个口地址：前512个供系统板使用，后512个供扩充槽使用。当A9=0时表示为系统板上的口地址；A9=1时，表示扩充插槽接口卡上的口地址[2]。因此，采用保留的口地址220H和221H，保证不会发生地址冲突。

本程序中PC104采用查询方式接收数据，单片机用中断方式接收数据。

#define pcreadwrite 0x220 /*PC104读写数据口地址*/

#define pcrdstate 0x221 /*PC104查询状态口地址*/

PC104写数据函数：

Void pcwrite(int port,unsigned char ch)

{ outportb(pcreadwrite,ch);

while ((inportb(pcrdstate)&0x02)!=0x02); /*等待单片机读走数据*/

{ }

}

单片机读子程序：

MCUWR：MOV DPTR，#4000H

MOVX A，@DPTR

RETI

PC104读数据函数：

Unsigned char pcread(int port)

{ while((inportb(pcrdstate)&0x01)!=0x01);/*等待单片机写数据*/

{}

return inportb(pcreadwrite);

}

单片机写子程序：

MCUWR：MOV DPTR，#8000H

MOVX @DPTR，A

；等待PC104读走数据

RET

4 结论

用CPLD实现单片机与ISA总线接口的并行通信，电路结构简单、体积小，1片CPLD芯片足够，并且控制方便，实时性强，通信效率高。本设计方法已成功地应用于作者开发的各种数据采集系统中，用作单片机与PC104之间的并行数据通信，效果非常理想。

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