Programowalny kontroler mikroprocesorowych układów transmisji równoległej z interfejsem SPI

W pracy wskazano możliwości zwiększenia liczby portów równoległych w systemach mikroprocesorowych i rozszerzenia trybów ich pracy z wykorzystaniem programowalnych układów peryferyjnych. Omówiono istniejące ograniczenia i zaproponowano rozwiązanie problemu multi-liniowej komunikacji mikrokontrolerów z otoczeniem przez sterowanie układów PPI z poziomu kontrolera CPLD. Zaprezentowano architekturę kontrolera, komunikującego się z jednostką centralną przez interfejs SPI. Przedstawiono wyniki implementacji kontrolera w strukturze CPLD.

In this paper the possibility of increasing parallel inputs and outputs in microprocessor systems with programmable peripheral interface (PPI) is presented. An idea of the PPI subsystem with a central processor unit (CPU), a serial programmed bus/address/interrupt controller and parallel transmission devices is proposed (Fig. 1). The Serial Peripheral Interface (SPI) communication protocol between the CPU and the controller is used for sending instructions and data, where the CPU works as a master and the controller as a slave. The controller is responsible for address decoding, data transferring and interrupts receiving (Fig. 2). The SPI interface minimizes the necessary I/O ports of CPU, therefore only two additional signals /STR and /INT0 are required. The instruction sequences and the data are composed of two bytes (Fig. 3), the higher one includes codes for creating control signals for the controller and read/write cycles for 82C55A devices (Tab. 1). The block diagram of the PPI subsystem with a CPLD controller and an ATmega 16A microcontroller is shown in Fig. 4. The controller was implemented in the XC9572XL device (Tab.2) and the Behavioral and Post-Fit Simulations were made for functional tests. The Xilinx XC9500XL family is fully 5V (CMOS, TTL) tolerant even though the core power supply is 3.3 volts, so the controller can work in mixed (5V/3.3V/2.5V) systems, with low power supply microprocessors. Use of this one programmable device give us a chance for creating a flexible controller, which can work with any kind of central units supported SPI interface.