專利名稱：單片機(jī)復(fù)位配置裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
單片機(jī)復(fù)位配置裝置涉及單片機(jī)的復(fù)位配置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及PowerPC555單片機(jī)的復(fù)位配置，可用于數(shù)字電路設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
單片機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用十分普遍。隨著SoC技術(shù)的發(fā)展和單片機(jī)集成度以及性能的不斷提高，現(xiàn)代的單片機(jī)的內(nèi)部模塊和相應(yīng)的配置選項(xiàng)越來越多。
單片機(jī)的復(fù)位配置通常是在單片機(jī)復(fù)位過程中完成的。通過該配置，單片機(jī)可以工作在不同的工作模式或運(yùn)行狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)啟動配置，必須在指定的引腳加相應(yīng)的邏輯電平，完成一系列配置的組合。這一過程通過跳線或撥片開關(guān)實(shí)現(xiàn)。
PowerPC555是Motorola公司于近年推出的一種新型單片機(jī)。該單片機(jī)集成了26K的RAM、448K的Flash Rom存儲器和諸如AD、CAN、TPU、MIOS、QSM等周邊模塊，特別適合于汽車電子控制或者其他類似相關(guān)工業(yè)現(xiàn)場控制等領(lǐng)域。
PowerPC555提供的三種配置方式，分別為外部數(shù)據(jù)總線引腳配置、內(nèi)部FLASH寄存器配置、內(nèi)部常數(shù)配置。其中，內(nèi)部常數(shù)配置的靈活性較差，一般用于配置較少的默認(rèn)場合；內(nèi)部FLASH配置對額外的硬件要求最少，但是每次改動都需要燒寫內(nèi)部FLASH，而PowerPC555內(nèi)部FLASH只能可靠擦寫100次。因此最常用的配置方式是從數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]讀取配置信號，該配置信號由撥片開關(guān)的狀態(tài)提供，僅在復(fù)位狀態(tài)HRESET有效時通過鎖存器加在數(shù)據(jù)總線引腳上。
PowerPC555單片機(jī)提供24個啟動配置選項(xiàng)，如果采用上述控制方法，至少需要3個8位撥片開關(guān)和3個八位鎖存器器件(如74LS573)。如果考慮上拉，還需要電阻排。由此可見，采用傳統(tǒng)的配置方案將增加元件的個數(shù)，增加電路板的面積，電路的復(fù)雜程度高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有配置電路存在的硬件電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，簡化了單片機(jī)的配置方式，降低了硬件成本和硬件設(shè)計的工作量，而不犧牲配置的靈活性。
本實(shí)用新型的特征在于它含有一塊復(fù)雜可編程邏輯編輯器，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的輸入輸出引腳與單片機(jī)的配置引腳相連，通過對所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器進(jìn)行編程，使其在單片機(jī)啟動時，在單片機(jī)的對應(yīng)引腳上輸出相應(yīng)的邏輯電平，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的啟動配置。
所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的型號為EPM7032A，所述單片機(jī)的型號為PowerPC555；實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位的連接方式是所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器OE1引腳與所述單片機(jī)的PORESET引腳相連，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的I/O引腳與所述單片機(jī)的IRQ5～I(xiàn)RQ7引腳相連；實(shí)現(xiàn)啟動復(fù)位的連接方式是所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的I/O引腳與所述單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]中用于配置的引腳相連，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的OE2引腳與所述單片機(jī)的HRESET引腳相連。
實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型能夠簡化單片機(jī)的配置方式，降低了硬件成本和硬件設(shè)計的工作量，使用中具有很高的靈活性，達(dá)到了預(yù)期的目的。


圖1為本可編程邏輯編輯器(CPLD)作為單片機(jī)配置器件的示意圖；圖2為采用CPLD啟動配置的硬件原理圖；圖3為CPLD實(shí)現(xiàn)啟動配置的內(nèi)部邏輯(上電復(fù)位部分)；圖4為CPLD實(shí)現(xiàn)啟動配置的內(nèi)部邏輯(硬件復(fù)位部分)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，可編程邏輯器的各輸入輸出端與單片機(jī)的配置端相連，需要對可編程邏輯器編程時，JTAG調(diào)試端口與計算機(jī)相連，從而對可編程邏輯器件內(nèi)部邏輯進(jìn)行在電路編程。該配置方法在單片機(jī)啟動時用CPLD向單片機(jī)的配置引腳輸出時鐘配置信號和硬件復(fù)位配置字，單片機(jī)正常運(yùn)行的時候輸出高阻態(tài)。
圖2是采用CPLD實(shí)現(xiàn)PowerPC555啟動配置的電路圖。根據(jù)需要改變配置的數(shù)量選擇相應(yīng)的CPLD芯片。本例中選用EPM7032A。EPM7032A具有以下特性3.3V工作電壓與PowerPC555兼容；600個邏輯門，36個I/O，可滿足PowerPC555的啟動配置要求；三態(tài)門輸出，可實(shí)現(xiàn)鎖存器邏輯。
PowerPC555單片機(jī)的復(fù)位分為上電復(fù)位(PORESET)和硬件復(fù)位(HRESFT)。在上電復(fù)位時，PORESET引腳為低電平，讀取IRQ[5:7]上的信號作為鎖相環(huán)時鐘配置MODCK[1:3]。在硬件復(fù)位過程中，單片機(jī)驅(qū)動HRESET和SRESET引腳512個時鐘周期，此時HRESET為低電平，讀取數(shù)據(jù)總線上的信號DATA[0:31]作為硬件復(fù)位配置字。在傳統(tǒng)配置方案中，通常是采用鎖存器和撥片開關(guān)的組合來完成這一配置。
為了實(shí)現(xiàn)可在線編程功能，CPLD的TDO、TDS、TDI、TMS引腳與JTAG調(diào)試接口的TDO，TDS，TDT和TMS引腳連接。為實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位配置功能，PowerPC555的IRQ5，IRQ6，IRQ7引腳連接到CPLD的I/O引腳上，PowerPC555的PORESET引腳連接到CPLD的OE2引腳上；為實(shí)現(xiàn)啟動復(fù)位配置功能，將PowerPC555的數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]中用于配置的引腳連接到CPLD的I/O引腳上，PowerPC555的HRESET引腳連接到CPLD的OE1引腳上。
CPLD片內(nèi)邏輯如圖3、圖4所示，PORESET引腳信號控制三態(tài)門1-3，控制MODCK信號在PORESET為低電平時加在IRQ5-7引腳上；HRESET引腳信號控制其它的三態(tài)門使啟動時DATA[0:31]引腳上出現(xiàn)預(yù)設(shè)的狀態(tài)。通過軟件把編譯好的邏輯通過JTAG編程電纜下載到CPLD內(nèi)部，即可實(shí)現(xiàn)啟動時的時序邏輯。該邏輯保證在運(yùn)行狀態(tài)，PORESET和HRESET引腳輸出為低電平的情況下，CPLD片內(nèi)三態(tài)門輸出高阻，數(shù)據(jù)總線和IRQ上的信號不受CPLD影響。
在對CPLD內(nèi)部邏輯編程之前對每個輸入、輸出狀態(tài)指定引腳。I/O引腳與單片機(jī)引腳的狀態(tài)應(yīng)和硬件連接對應(yīng)。如果需要改變配置，只需要改變圖3和圖4中的邏輯，重新編譯邏輯，然后通過JTAG下載電纜對CPLD進(jìn)行編程即可。整個操作可使用Altera Quartus集成環(huán)境完成。
本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的單片機(jī)配置方法相比，有以下顯著進(jìn)步a)節(jié)省了傳統(tǒng)配置中需要的撥片開關(guān)、鎖存器和電阻排，降低了硬件成本及制造成本。
b)在硬件設(shè)計期間不需要考慮I/O引腳與單片機(jī)引腳的對應(yīng)關(guān)系，減小了硬件設(shè)計的工作量，減小了硬件設(shè)計出錯帶來的不利影響。
c)配置方案可通過對CPLD在電路編程進(jìn)行改變，不失配置的靈活性。
權(quán)利要求1.單片機(jī)復(fù)位配制裝置，其特征在于，它含有一塊復(fù)雜可編程邏輯編輯器，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的輸入輸出引腳與單片機(jī)的配置引腳相連，通過對所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器進(jìn)行編程，使其在單片機(jī)啟動時，在單片機(jī)的對應(yīng)引腳上輸出相應(yīng)的邏輯電平，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的啟動配置。
2.如權(quán)利要求1所述的單片機(jī)復(fù)位配置裝置，其特征在于，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的型號為EPM7032A，所述單片機(jī)的型號為PowerPC555；實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位的連接方式是所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器OE1引腳與所述單片機(jī)的PORESET引腳相連，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的I/O引腳與所述單片機(jī)的IRQ5～I(xiàn)RQ7引腳相連；實(shí)現(xiàn)啟動復(fù)位的連接方式是所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的I/O引腳與所述單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線DATA[0:31]中用于配置的引腳相連，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的OE2引腳與所述單片機(jī)的HRESET引腳相連。
專利摘要單片機(jī)復(fù)位配置裝置涉及單片機(jī)的復(fù)位配置技術(shù)領(lǐng)域，可用于數(shù)字電路設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域。其特征在于，它含有一塊復(fù)雜可編程邏輯編輯器，所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器的輸入輸出引腳與單片機(jī)的配置引腳相連，通過對所述復(fù)雜可編程邏輯編輯器進(jìn)行編程，使其在單片機(jī)啟動時，在單片機(jī)的對應(yīng)引腳上輸出相應(yīng)的邏輯電平，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的啟動配置。本實(shí)用新型還提出了以EPM7032A型可編程邏輯器對PowerPC555單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位的配置方式。本實(shí)用新型能夠簡化單片機(jī)的配置方式，降低了硬件成本和硬件設(shè)計的工作量，使用中具有很高的靈活性。
文檔編號G06F1/24GK2687736SQ20042004799
公開日2005年3月23日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者夏文川, 劉原, 李建秋, 歐陽明高 申請人:清華大學(xué)