P89C669是PHILIPS半導體一款51MX(存儲器擴展)內(nèi)核的微處理器,其指令執(zhí)行速度2倍于標準的80C51器件,線性地址經(jīng)擴展后可支持高達8 MB的程序存儲器和8 MB的數(shù)據(jù)存儲器,這是他相對于標準51內(nèi)核的最大優(yōu)點。目前的單片系統(tǒng)越來越復雜,擴展的外部設備也更多,如果能充分利用P89C669的豐富的線性地址資源,將能大大增強系統(tǒng)能力。在一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中,筆者采用ALTERA公司的CPLD芯片EPM7032利用這款單片機的線性地址擴展了豐富的外部設備資源。
1 P89C669的存儲器結構
1.1 存儲結構
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P89C669的存儲器結構為哈佛結構,地址分配如表1所示。
從表1可見,P89C669對傳統(tǒng)的51內(nèi)核的3部分存儲結構進行了相應的擴展,各個部分的片內(nèi)存儲空間也增加了,如內(nèi)部數(shù)據(jù)空間有1 280 B在片內(nèi),外部數(shù)據(jù)空間有768 B在片內(nèi),有96 kB的片內(nèi)程序存儲空間等。
尋址指令除了傳統(tǒng)的MOV,MOVX,MOVC外,EMOV指令與24位的通用指針寄存器EPTR可尋址16MB的全部空間,但是所占用的指令周期也較長。
擴展外部數(shù)據(jù)存儲空問HDATA除了768 B在片內(nèi)外,其余地址空間可以用來擴展外部設備(其實只要把片內(nèi)的768 B通過指令將其屏蔽,也可以用來擴展外部設備)。
1.2 P2口的讀寫時序分析
尋址8 MB的數(shù)據(jù)存儲空間,需要有23 b的地址尋址能力,P89C669將傳統(tǒng)51內(nèi)核的P2高位地址時分復用,從而得到23 b地址尋址能力,時序圖如圖1所示,即當使用23 b地址時,ALE為高時,地址位A16~A22輸出到P2.0~P2.6;ALE為低時,地址位A8~A14輸出到P2.0~P2.6。無論ALE為何值,位地址A15都從P2.7輸出。
2 系統(tǒng)外部設備擴展需求
在某產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中,擴展的外部設備比較豐富,利用P89c669的23 b地址尋址能力進行設備地址編碼,所以需要對23 b地址的時序邏輯進行處理,處理單元交給一塊ALTERA公司的CPLD(EPM7032)。
EPM7032具有32個邏輯單元,約600個門級單元,可用IO口36個,內(nèi)置IEEE std.1149.1 JTAG,方便可編程下載。
在滿足系統(tǒng)資源的前提下,選用EPM7032,將P89C669的P2口作為處理單元輸入信號,經(jīng)過CPLD的內(nèi)部邏輯進行譯碼或數(shù)據(jù)鎖存,以獲得各個外部設備資源的選擇信號及少量的控制信號,如圖2所示。
在本設計中,共需要得到設備選擇信號如SRAM芯片M68AF127B的片選CS_RAM,2個FLASH ROM芯片SST29SF040的片選CS_ROM0,CS_ROM1,模擬多路選擇器SN74LV4052的使能信號線CS_4052,另外還有一些控制信號線,這里就不一一介紹。
實際上,P2口引入CPLD,就P89C669的23 b地址線而言,用來地址譯碼和少量的控制信號等主要是利用最高的幾位,在本設計中,由于SST29SF040用到地址線A0~A18,所以CPLD的地址譯碼處理只能是利用剩下的A19~A22,這將在下文的CPLD的譯碼單元可以看到。
A0~A7低地址采用74HC573進行鎖存,A16~A18地址內(nèi)容采用74HC574進行鎖存,如圖3所示。
M68AF127B,SST29SF040,74HCA052的功能連接圖如圖4所示,74HC4052用于UART口的擴展,如圖5所示。
3 EPM7032S的邏輯設計
CPLD的設計采用原理圖的方法進行設計,簡便快捷,如圖6所示,采用74374模塊鎖存P2口的輸入信號,ALE反向后得到_ALE作為74374的鎖存時鐘線輸入。
對高位的地址線A19~A22進行地址譯碼,獲得各芯片的片選線,如圖7所示。
如果不是對SST29SF040進行讀寫,則高位地址線A16~A18仍然可以利用,這里將其作為74HC4052的3個輸入控制線A,B,INH,即圖8中的A_4052,B_4052,CS_4052。
4 KeilC51平臺的外部設備測試
編寫設備驅動程序是在KeilC51的平臺上,由于利用了P89C669的23 b地址線,在C51的平臺上采用指針讀寫設備很方便,這里給出讀寫SRAM芯片M68AF127B的C源代碼例子,以供參考。
以上3句為測試SRAM的測試代碼,START_EX-TRAM為SRAM芯片的起始地址(可根據(jù)CPLD的內(nèi)部設計進行相應的修改),第2,3句分別是寫、讀數(shù)據(jù)的宏。
5 結 語
利用P89C669的23 b的線性地址并采用CPLD擴展外部設備資源可以說是不錯的一個方法,對外部設備的訪問將顯得更加簡便,當然,在成本方面系統(tǒng)設計工程師也要加以考慮,并最終尋找一個性價比最高的方案。