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在通信领域,摩托罗位的(如、、等)的应用越来越广泛。由于这些嵌入式CPU上集成着丰富的通信资源(如快速以太网接口、多个串口等),而且有较高的运行速度和较低的价位,故在一些远程测控领域的应用也越来越多。同时在许多系统中都需要实时时钟,而应用最广泛的当数的时钟芯片。摩托罗拉的系列地址线和数据线是独立的,而的时钟芯片的地址线和数据线是复用的。本文以和为例,给出接口的设计方法和电路。因为用来实现,进步增加了通用性。

1 的功能和时序特点

在我们开发的宽带接入服务器(BNAS)中用到了,作为客户端与服务器配合实现对用户信息的认证、鉴权、计费等功能。在处理计费信息时需要有实时时钟基准,我们选择了的实时时钟芯片。DS1687的引脚分布如图1所示。

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DS1687具有以下主要功能:

*集成晶振和锂,芯片中RAM的数据在掉电后不会丢失;

*解决千年虫问题;

*集成242字节的;

*可编程方波输出;

*输出32.768kHz信号,以支持电源管理功能;

*在不加电时数据至少保存10年。

DS1687的CPU接口为地址线数据线复用,读写时序分别如图2和图3所示。

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2 MPC860的时序特点

MPC860有异步和同步两种总线接口,分别称为CPU和GPCM。UPM连接同步操作芯片,如、SSRAM,具有较高的总线速度;GPCM连接异步操作的芯片,如异步时序内存、异步时序的专用芯片。MPC860的GPCM接口是地址和数据非复用的,基本操作时序如图4所示。为了简单起见,将读写时序在同一帧图上描述。其中片选读信号OE和写信号WE的上升或下降沿的位置可通过设置寄存器进行调整。

3 接口的设计原理和具体实现

从DS1687的时序看出,在一次读或写的操作中,地址/数据线先出现地址后出现数据;而GPCM接口在一次操作中,数据线输出数据,地址线输出地址。从这个特点出发,设想用MPC860的两次操作产生的时序来完成DS1687的一次操作。具体思路如下:把MPC860的数据线(D0…D7)与DS1687的地址/数据线(AD0…AD7)相连,通过MPC860的GPCM口直接输出的地址A11(也可根据内存空间划,随着选择一根地址线)、片选CS5(MPC860共有8个片选输出)、读信号OE和写信号WE的逻辑运算产生DS1687的ALE信号、读信号DS_RD、写信号DS_WE和片选信号DS_CS。逻辑运行如下:

ALE=!(CS5) A11 WE)

DS_RD=OE !A11

DS_WE=WE !A11

DS_CS=CS5 /A11

上述逻辑用或门、非门很容易实现,但在本系统中,还要实现MPC860上电配置字设置、长监控时间的看门狗、MPC860与其它专用芯片的接口等其它功能,故选择可编程逻辑器件PLD来完成这些功能。随着PLD器件密度的提高和价格的下降,在系统中的应用会越来越广泛。在本设计中选择了公司的器件。它属系列,由多个功能块(FB)和I/O块(IOB)组成,由矩阵FastCONNECTII完全互连。IOB提供器件的输入和输出缓冲,每个FB提供具有54个输入和18个输出的可编程逻辑的容量。该系列54个输入和18个输出的可编程逻辑的容量,该系列都是在系统可编程的,编程/擦除次数最少为1万次。的延时可以预测,适合作小规模的、对时序要求严格的逻辑。设计采用图形输入方式,逻辑原理如图5所示。

下面分析该电路的工作过程。当MPC860对DS1687进行读操作时(假设读取地址0x55的数据),首先执行一条地址为0x07060000,数据为0x55的写指令:

REG8(0x07060000)=0x55

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地址可根据系统定,但要保证A11=0,此时DS_RD、DS_WE、DS_CS均无效。DS1687的ALE信号在下降沿将AD0~AD7上的数据锁存作为地址,从ALE的表达式看到,ALE的下降沿正是WE的上升沿,而此时AD0~AD7上的数据也正是是指令写入的数0x55,也就是DS1687在ALE下降沿把0x55锁存作为地址。紧接着执行一条读取指令:

=REG8(0x07160000)

应保证读操作地址的A11=1。由操作时序和逻辑表达式可知,此时

ALE=0

DS_CS=CS5

DS_RD=OE

在DS_RD(OE)的上升沿,将0x55单元处的数据锁存进MPC860的单元。

当MPC860对DS1687进行写操作时(假设地址为0x55,写入的数据为0xaa),需要两条写指针,第一条与读DS1687操作时相同,目的是把地址写入DS1687:

REG8(0x07060000)=0x55

第二条同样是一条写指令:

REG8(0x07160000)=0xaa

但目标地址要保证A11=1,此时接口输出的信号值为:

ALE=0

DS_CS=CS5

DS_WE=WE

在DS_WE(即WE)的上升沿,将数据锁存进DS1687。

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4 小结

在实际使用过程中,可以将读写DS1687分别编成一个函数,简化编程。该方法不仅适合于MPC860和DS1687的接口,也适合其它的数据地址非复用的CPU和数据地址复用的外围芯片的接口。该接口设计在BNAS系统中成功使用之后,已陆续在公司部门得到了应用。

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