專利名稱：一種利用cpld來擴(kuò)展嵌入式處理器gpio的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO的方法，具體涉及一種涉及到利用 CPLD器件來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO的通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和芯片工藝技術(shù)的提高，越來越多的嵌入式處理器(尤其 是數(shù)字信號處理器)為用戶提供了越來越高的單芯片性能、越來減小的單芯片尺寸和越 來越低的功耗，從而讓用戶的設(shè)計(jì)變得越來越輕松、快捷和低成本，但同時也會讓部分 用戶在實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到例如GPIO不夠用的情況，有時用戶為了擴(kuò)展GPIO數(shù)量，不得不 加入較多的邏輯器件，或者不得不更換具有更多GPIO的嵌入式處理器，前者由于使用多 個芯片，將會較大程度的增加印制電路板的尺寸和布線的工作量，而后者可能引入更多 的硬件成本和設(shè)計(jì)難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種解決上述缺陷的嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)，具體 為一種利用CPLD來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO的方法，利用CPLD (可編程邏輯器件)器 件來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO (通用輸入輸出引腳)達(dá)到控制多路語音模塊和技術(shù)。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的構(gòu)造一種利用CPLD來擴(kuò)展嵌入式處 理器GPIO的方法，其特征在于包括一個帶硬件SPI接口的嵌入式處理器，和一個帶軟 件模擬SPI接口的CPLD器件，其中，CPLD器件是負(fù)責(zé)解釋嵌入式處理器SPI總線的數(shù) 據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中對應(yīng)指令轉(zhuǎn)換出對應(yīng)的GPIO接口；本發(fā)明還包括嵌入式處理器端的SPI 總線處理軟件和CPLD器件中的解釋程序部分，其中SPI總線處理軟件負(fù)責(zé)初始化嵌入式 處理器的硬件SPI接口，同時通過SPI總線向CPLD器件輸入控制命令；CPLD解釋程序 主要負(fù)責(zé)分析SPI總線數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的命令控制內(nèi)部10，讓其協(xié)助完成嵌入式處理器 的擴(kuò)展功能。一種應(yīng)用上述方法的嵌入式程控交換機(jī)，其特征在于包括一個數(shù)字信號處理 器、一個CPLD器件、4個電話線路接口和4個雙色LED燈，
數(shù)字信號處理器通過SPI總線連接CPLD，通過CPLD的解釋程序，輸出4條電話線 路接口 FXO需要的片選信號和SPI數(shù)據(jù)總線到FXO模塊，數(shù)字信號處理器需要操作FXO 模塊時，首先會向指定的模塊送出片選信號以激活模塊，然后通過SPI數(shù)據(jù)總線向模塊寫 入指令或讀取模塊狀態(tài)，以達(dá)到諸如判斷線路狀態(tài)，接聽電話，掛斷電話等功能，數(shù)字 信號處理器的PCM總線和模塊的PCM總線直接對接，利用時分復(fù)用的規(guī)則來交互聲音數(shù) 據(jù)，同時一個雙色LED燈與CPLD的2條GPIO直接連接，解釋程序在收到數(shù)字信號處 理器驅(qū)動LED的命令時，控制其GPIO的輸出狀態(tài)即可達(dá)到控制LED燈的目的，
其中CPLD器件在GPIOl有效時，從SPI接口接收一個控制命令加一個數(shù)據(jù)共2個 字節(jié)數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，CPLD根據(jù)接收的控制命令判斷是控制LED信號，還是作為FXO模塊的片選信號， 如果是控制LED命令，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個LED的狀態(tài)， 如果是控制FXO模塊的片選信號，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個FXO的片選狀 態(tài)；同時會收到GPI02有效的狀態(tài)，此時繼續(xù)從SPI接口讀取控制FXO模塊寄存器的數(shù) 據(jù)，以完成操作FXO模塊的功能。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明有效的把低廉的CPLD器件與高端的嵌入式處理 器有機(jī)的結(jié)合到一起，方便用戶利用同一個嵌入式處理器完成豐富的附加功能。本發(fā)明 占用嵌入式處理器4條GPIO (利用軟件模擬SPI總線接口)、或者1個硬件SPI接口和 1條GPIO，最多可以擴(kuò)展出CPLD實(shí)際GPIO數(shù)量減去4的GPIO線，極大的豐富了嵌入 式處理器的應(yīng)用范圍。該技術(shù)利用低成本的CPLD芯片，為高端的嵌入式處理器(尤其是數(shù)字信號處 理器)提供了豐富的輸入輸出引腳，從而最大可能的發(fā)揮了嵌入式處理器的功能。


圖1是本發(fā)明所述的硬件架構(gòu)示意圖。圖2 —個字節(jié)的軟件流程示意圖。圖3是本發(fā)明所述的嵌入式程控交換機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3所述的交換機(jī)的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
發(fā)明有效的把低廉的CPLD器件與高端的嵌入式處理器有機(jī)的結(jié)合到一起，方便用 戶利用同一個嵌入式處理器完成豐富的附加功能。本發(fā)明占用嵌入式處理器4條GPIO (利用軟件模擬SPI總線接口)、或者1個硬件SPI接口和1條GPIO，最多可以擴(kuò)展出 CPLD實(shí)際GPIO數(shù)量減去4的GPIO線，極大的豐富了嵌入式處理器的應(yīng)用范圍。本發(fā)明硬件架構(gòu)如圖1所示，包括一個嵌入式處理器(帶硬件SPI接口)和一個 CPLD器件。其中，CPLD器件是本發(fā)明的核心部分，負(fù)責(zé)解釋嵌入式處理器SPI總線的數(shù) 據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中對應(yīng)指令轉(zhuǎn)換出對應(yīng)的GPIO接口。本發(fā)明軟件包括嵌入式處理器端SPI 總線處理軟件和CPLD器件中的解釋程序，SPI總線處理軟件主要負(fù)責(zé)初始化嵌入式處理 器的硬件SPI接口，同時通過SPI總線向CPLD器件輸入控制命令；CPLD解釋程序，主 要負(fù)責(zé)分析SPI總線數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的命令控制內(nèi)部10，讓其協(xié)助完成嵌入式處理器的 擴(kuò)展功能。本發(fā)明在此提供一種應(yīng)用上述方法的嵌入式程控交換機(jī)，該系統(tǒng)包括一個數(shù)字 信號處理器、一個CPLD芯片以及4個電話線路接口和4個雙色LED燈，其具體結(jié)構(gòu)如 圖3。在該系統(tǒng)中4個雙色LED燈和4 個FXO模塊一共需要12條GPIO，通常情況 下數(shù)字信號處理器芯片除去系統(tǒng)自身需要的GPIO外，難以提供如此多的GPIO，數(shù)字信號處理器SPI總線包括一個SPI接口和2條GPIO (GPIOU GPI02)。該系統(tǒng)中PCM 總線與本發(fā)明無關(guān)，只是為完整說明系統(tǒng)功能而引入。數(shù)字信號處理器通過SPI總線連 接CPLD，通過CPLD的解釋程序，輸出4條電話線路接口(FXO)需要的片選信號和 SPI數(shù)據(jù)總線到FXO模塊，數(shù)字信號處理器需要操作FXO模塊時，首先會向指定的模塊 送出片選信號以激活模塊，然后通過SPI數(shù)據(jù)總線向模塊寫入指令或讀取模塊狀態(tài)，以達(dá) 到諸如判斷線路狀態(tài)，接聽電話，掛斷電話等功能；數(shù)字信號處理器的PCM總線和模塊 的PCM總線直接對接，利用時分復(fù)用的規(guī)則來交互聲音數(shù)據(jù)。同時一個雙色LED燈與 CPLD的2條GPIO直接連接，解釋程序在收到數(shù)字信號處理器驅(qū)動LED的命令時，控制 其GPIO的輸出狀態(tài)即可達(dá)到控制LED燈的目的。
圖4給出了該系統(tǒng)的工作流程如下
CPLD器件在GPIOl有 效時，從SPI接口接收一個控制命令加一個數(shù)據(jù)共2個字節(jié) 數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)；
CPLD根據(jù)接收的控制命令判斷是控制LED信號，還是作為FXO模塊的片選信號； 如果是控制LED命令，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個LED的狀態(tài)； 如果是控制FXO模塊的片選信號，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個FXO的片選狀 態(tài)；同時會收到GPI02有效的狀態(tài)，此時繼續(xù)從SPI接口讀取控制FXO模塊寄存器的數(shù) 據(jù)，以完成操作FXO模塊的功能。
權(quán)利要求
1.一種利用CPLD來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO的方法，其特征在于包括一個帶硬 件SPI接口的嵌入式處理器，和一個帶軟件模擬SPI接口的CPLD器件，其中，CPLD器 件是負(fù)責(zé)解釋嵌入式處理器SPI總線的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中對應(yīng)指令轉(zhuǎn)換出對應(yīng)的GPIO接 口，本發(fā)明還包括嵌入式處理器端的SPI總線處理軟件和CPLD器件中的解釋程序部分， 其中SPI總線處理軟件負(fù)責(zé)初始化嵌入式處理器的硬件SPI接口，同時通過SPI總線向 CPLD器件輸入控制命令，CPLD解釋程序主要負(fù)責(zé)分析SPI總線數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的命令 控制內(nèi)部10，讓其協(xié)助完成嵌入式處理器的擴(kuò)展功能。
2.—種應(yīng)用上述方法的嵌入式程控交換機(jī)，其特征在于包括一個數(shù)字信號處理 器、一個CPLD器件、4個電話線路接口和4個雙色LED燈，其中數(shù)字信號處理器通過SPI總線連接CPLD，通過CPLD的解釋程序，輸出4條電 話線路接口 FXO需要的片選信號和SPI數(shù)據(jù)總線到FXO模塊，數(shù)字信號處理器需要操 作FXO模塊時，首先會向指定的模塊送出片選信號以激活模塊，然后通過SPI數(shù)據(jù)總線 向模塊寫入指令或讀取模塊狀態(tài)，以達(dá)到諸如判斷線路狀態(tài)，接聽電話，掛斷電話等功 能，數(shù)字信號處理器的PCM總線和模塊的PCM總線直接對接，利用時分復(fù)用的規(guī)則來交 互聲音數(shù)據(jù)，同時一個雙色LED燈與CPLD的2條GPIO直接連接，解釋程序在收到數(shù)字 信號處理器驅(qū)動LED的命令時，控制其GPIO的輸出狀態(tài)即可達(dá)到控制LED燈的目的，其中CPLD器件在GPIOl有效時，從SPI接口接收一個控制命令加一個數(shù)據(jù)共2個 字節(jié)數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，CPLD根據(jù)接收的控制命令判斷是控制LED信號，還是作為FXO模塊的片選信號， 如果是控制LED命令，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個LED的狀態(tài)， 如果是控制FXO模塊的片選信號，將一個字節(jié)的數(shù)據(jù)解析出控制4個FXO的片選狀 態(tài)；同時會收到GPI02有效的狀態(tài)，此時繼續(xù)從SPI接口讀取控制FXO模塊寄存器的數(shù) 據(jù)，以完成操作FXO模塊的功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用CPLD來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO的方法，其中利用CPLD(可編程邏輯器件)器件來擴(kuò)展嵌入式處理器GPIO(通用輸入輸出引腳)達(dá)到控制多路語音模塊和技術(shù)。本發(fā)明有效的把低廉的CPLD器件與高端的嵌入式處理器有機(jī)的結(jié)合到一起，方便用戶利用同一個嵌入式處理器完成豐富的附加功能。本發(fā)明占用嵌入式處理器4條GPIO(利用軟件模擬SPI總線接口)、或者1個硬件SPI接口和1條GPIO，最多可以擴(kuò)展出CPLD實(shí)際GPIO數(shù)量減去4的GPIO線，極大的豐富了嵌入式處理器的應(yīng)用范圍。
文檔編號G06F13/20GK102012877SQ201010560799
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者林雪峰, 王洪振, 秦智 申請人:成都智科通信技術(shù)有限公司