在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，人們常常采用單片機作為控制核心。但這種方法硬件連線復(fù)雜，可靠性差，且單片機的端口數(shù)目、內(nèi)部定時器和中斷源的個數(shù)都有限，在實際應(yīng)用中往往需要外加擴展芯片。這無疑對系統(tǒng)的設(shè)計帶來諸多不便。
現(xiàn)在有很多系統(tǒng)采用可編程邏輯器件CPLD作為控制核心。它與傳統(tǒng)設(shè)計相比較，不僅簡化了接口和控制，提高了系統(tǒng)的整體性能及工作可靠性，也為系統(tǒng)集成創(chuàng)造了條件。但可編程邏輯器件的D觸發(fā)器資源非常有限，而且可編程邏輯器件在控制時序方面不如單片機那樣方便，很多不熟悉的應(yīng)用者往往感到應(yīng)用起來非常的困難。利用可編程邏輯器件和單片機構(gòu)成的雙向通信控制器克服了兩者的缺點，且把二者的長處最大限度地發(fā)揮出來。
1 CPLD與單片機AT89C51雙向串行通信原理
1.1 單片機到可編程邏輯器件的串行通信
單片機到CPLD的串行通信接口電路是利用VHDL語言在CPLD中設(shè)計一個串行輸入并行輸出的八位移位寄存器，其端口與單片機的P1.4～P1.7相連，如圖1所示。CS為單片機選信號，當其為低時使能八位寄存器；當DCLOCK信號的上升沿到達clk端口時，八位移位寄存器就會將單片機輸出到cxin的一位數(shù)據(jù)移入；當單片機A寄存器中的八位數(shù)據(jù)欲傳送給CPLD時，就在P1.6連續(xù)產(chǎn)生八次上升沿，單片機便順次地將A中的數(shù)據(jù)移到cxin，八次后A中的數(shù)據(jù)段就會出現(xiàn)在CPLD的cxout中。
其VHDL源程序如下：
enTIty cuanxing is
port （clk，cxin，cs:in std_logic;
cxout:out std_logic_vector（7 downto 0））;
end;
architecture rtl of cuanxing is
signal shift:std_logic_vector（7 downto 0） ;八位暫存變量并行輸出
begin
process（clk）
begin
if（cs=‘0’）then
shift <=（others=>‘0’）;若未被選中，輸出全零
elsif（clk‘event and clk=’1‘）then ;若上升沿到達clk時，被選中。
shift（7 downto 1）<=shift（6 downto 0） ;八位數(shù)據(jù)前移一位
shift（0）<=cxin；最低位由cxin輸入
end if;
end process;
cxout<=shift;將八位變量送至端口
end rtl；
與之相對應(yīng)的單片機控制子程序如下（待發(fā)數(shù)據(jù)存放在A中）：
CS EQU P1.4
EN EQU P1.5
DCLOCK EQU P1.6
DOUT EQU P1.7
CONV：PUSH 07H
MOV R7，#8 ;將移位個數(shù)8存入R7
CLR DCLOCK
SETB CS ；選中移位寄存器
CLR EN
CLR C
JXL：RLC A ；左移一位，將待發(fā)數(shù)據(jù)送至CY
MOV DOUT，C ；送至端口
ACALL YS1MS
SETB DCLOCK ；給一個上升沿，將數(shù)據(jù)移入移位寄存器
ACALL YS1MS
CLR DCLOCK
DJNZ R7，JXL ；若未到8次則傳送下一位
SETB EN ；八位命令字全部移入，給EN一個上升沿，使CPLD執(zhí)行相應(yīng)操作
ACALL YS1MS
POP 07H
RET
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