基于PSD3XX与ADMC401接口设计的静止无功发生器系统

1 PSD芯片说明

对于一个单片机系统，如果采用常规的RAM、ROM和逻辑器件分离的系统连接方式，必定会使整个控制电路过于庞杂，从而给设计和调试带来很大的困难，同时也会降低系统的稳定性。而美国WSI公司生产的可编程外围逻辑器件PSD系列芯片内集成有EPROM、SRAM和PLD阵列等部件，它将单片机所需的多个外围芯片集成在一个芯片内，从而大大地简化了硬件电路的设计，减少了印制电路板的面积，缩短了开发周期。图1是PSD3系列器件的组成结构。

从图中可以看到PSD3XX内部有256k位到1M位不等的EPROM，它们被均匀地分为8个相同大小的区，每个区都有相应的选择信号，通过PSD中 PLD译码部分可产生相应的选择信号。还有一些主要的功能部件，如多个单独可配置I／O端口、两个可编程阵列（PADA和PADB）、16k位静态RAM 等。对于较大的系统，还可以通过水平级联（以增加总线宽度为特点）或垂直级联（以增加子系统深度为特点）等方式并配置多个PSD3XX来完成。 PSD3XX可以和多路复用或非多路复用总线的16位微控制器接口。并支持多种MCU，例如Intel的80196、80386EX，Motorola的 68HC16、683XX，Philips的80C51XA以及AD公司的ADSP2105等。如此大的储存空间和功能单元极大地方便了单片机的嵌入式设计，同时地为用户提供了更为简单灵活的解决方案。图2是常规的单片机系统和由PSD组成的系统进行硬件结构比较的示意图，可见运用PSD后，系统结构得到极大简化。

2 ADMC401芯片说明

对于系统设计者来说，数字信号处理（DSP）的普遍使用正在成为一股潮流。ADMC401［1］［2］芯片即是一个基于单片DSP的控制器，适合工业应用领域中的高性能控制。该芯片集成了一个26MIPS定点内核ADSP－2171，其编码与ADSP－ 21xx DSP系列完全兼容。该内核具有一套完备的外围控制接口，可以在高度集成环境中快速实现对元器件的控制。另外，它还包含三个计算单元、两个数据地址发生器和一个程序定序器，其中计算单元包含一个算术逻辑单元ALU、一个乘法／累加器（MAC）和一个桶式移位器，而内核也增加了位操作、平方、四舍五入和全局中断屏蔽等指令。除此之外，ADMC401芯片还包括两个灵活的双缓冲器以及双向同步串行口。图3为ADMC401的功能框图。从图中可以看到：该芯片提供有2k×24位的内部程序储存器RAM、2k×24位的内部程序存储器ROM、1k×16位的内部数据存储器RAM、一个高性能8通道12位模数转换 ADC系统（它能经过4对输入实现双通道同时采样）、一个三相16位中心对称的PWM发生器（能以最小开销产生高精度的PWM信号）、一个增量编码器接口单元、2个可调频的辅助PWM输出、12条I／O数字信号线、一个双通道事件捕获系统一个16位看门狗定时器和2个16位内部定时器等。

程序和数据RAM可以通过串行口引导程序装入，内部程序和数据RAM也可以从外围设备经地址总线和数据总线引导程序装入。此外， ADMC401芯片还可充分利用DSP内核的地址和数据总线，同时增添了重要的外存储器和外设扩展能力，因而可扩展外部程序存储器和数据存储器容量，并使得DSP内核能够寻址到14k×24位的外部程序存储器和13k×16位的外部数据存储器，从而为其与PSD接口提供方便。

3 ADMC401与PSD311的接口设计

由于PSD3XX内部提供了许多应用系统所需要的全部元件和“外围”，这使得设计两片式计算机系统成为可能。对于8051，80196和68HC11等微控制器来说，与PSD相配合是极为方便的。同样，对于提供了外扩程序、数据存储空间的ADMC401来说，也可以和PSD相配合。考虑到系统成本，推荐使用的PSD芯片为PSD311（现有价格最低的产品）。

ADMC401芯片的引导程序装载可以通过引脚MMAP和BMODE的各种不同状态来完成，如果引脚MMAP和BMODE所加的电压都为“0”，那么 ADMC401将工作在所谓的EPROM引导程序模式，其中被称为“引导存储器”的专用外部存储空间将允许芯片和字节宽度的EPROM相连，并在上电时通过存储器接口从外部装载程序；而如果引脚MMAP和BMODE设置为其它电位，那么将会产生不同的引导模式。另外，ADME401芯片还有一个专门的低电平有效信号BMS（Boot Memory Select，引导存储器选择），可用于简化引导存储器的接口。以上这些功能极大地方便了ADMC401和PSD的接口设计。图4为ADMC401和 PSD311的接口电路图（图中还包括一些其它外围）。

由图可见，ADMC401与PSD311的连接几乎和它与标准的EPROM连接一样简单。由于总线的通路布在ADMC401内部，因此，PSD311 的8根数据线并不是像常用的与ADMC401的D7～D0相连，而是与D15～D8相连。另外，还要注意，地址的最高位是由ADMC401的D22线提供的（在ADMC401中没有A14地址线）。其BMS信号可用于EPROM的片选并与PSD311的A19输入相连，A19在PSD的程序里将被定义为芯片使能信号，而由ADMC401生成低有效读和写选通脉冲，它们通常与对应于PSD311的输入相连，这些选通脉冲在传输中可用来选通PSD311的EPROM和RAM。