基于CPLD与单片机的双向通信控制器设计

1.3 可编程逻辑器件到单片机的串行通信

可编程逻辑器件到单片机的串行通信与单片机到可编程逻辑器件的串行通信类似，只不过八位寄存器改为并入串出，其端口如图2所。当单片机的cs=1时，寄存器被选中；当load=1时，待发的数据被加载到bxin上；当clk上升沿到来时，将数据一位一位移出至bxout上，与此同时，单片机一位一位接收到自bxout上的数据。在clk八个上升沿后，加载到bxin的数据便被传送至单片机的A寄存器中（其VHDL和单片机源程序由于篇幅所限，不予给出）。

2 双控制系统的实现原理

由于单片机端口有限，所以大部分外围器件的连线靠CPLD来完成，而对时序控制要求较高的那些外围器件则靠单片机来间接控制。所谓间接控制就是指应用者可以自定义很多个命令字，每个命令字对应着CPLD一项或一系列操作。当单片机想让某外部器件实现某种功能时，可以通过串行通信把命令字传送给可编程逻辑器件CPLD。CPLD收到该命令字关判断命令字后，便在EN的上升沿到来后执行相应的操作。这里值得一提的是：命令字传送给CPLD后，只有在EN的上升到来后CPLD才能执行相应操作。这是为了防止命令字在字传送期间使CPLD误动作。

当外部器件有中断信号反馈到控制器时，也可将特定的命令字由CPLD传送给AT89C51，使AT89C51产生中断进行处理。但无论有多少个外围器件需产生中断控制。在AT89CF51中断子程序中，运行由CPLD向单片机的串行通信程序，将特定的命令字读到A寄存器中，从而可知是如个外围器件产生的中断（由应用者自行定义），进而可知需何种外部操作。

本双控制系统在项目设计中应用起来非常灵活方便，这里采用的是八位命令字，最多可自定义256个命令字。由于同时采用了单片机和CPLD，因此编程非常灵活方便，工程人员可根据自身特点而相应选择。例如，有些人的单片机编程能力要比CPLD语言编程略好一些，那他可在VHDL语言编程中把命令字对应的操作定义得简单一些（最简单的莫过于使某个管脚变为高电平或低电平）；若是想简化单片机的编程，则可使高电平或低电平）；若是想简化单片机的编程，则可使VHDL语言编程中特定命令字对应的操作复杂一些。

单片机的编程过程就是对A寄存器写不同命令字，然后调用串行通信子程序的过程。若是VHDL的命令字，然后调用串行通信子程序的过程。若是VHDL的命令字对应程序简单些，则要完成对某特定外围器件的操作所需要的命令字调用就会多一些。反之亦然，仅此而已。

总之，用单片机与CPLD构成的双控制器，此用它们各自独立开发项目要容易得多。