来源：单片机与嵌入式系统应用 作者：成都大学 万 曦

    摘要：可编程外围器件psd应用于单片机系统后，简化了单片机外围电路的设计，增加了系统的可靠性；利用psd与单片机组成的系统，通过计算机串口对fpga进行实时在线编程、仿真和配置。

    关键词：可编程外围器件（psd） 在应用可编程（iap） 可编程门阵列（fpga)

    随着单片机的广泛应用，其性能不断提高，集成度也日益提高。然而，传统的单片机系统设计需要众多分离器件（如地址锁存器、译码器、ram、eprom、pld等），使得系统复杂、可靠性低，并且调试繁琐、效率较低。可编程门阵列（fpga）需要外置存储器，且配置存储器多为otp型，价格较高；加之，利用fpga的jtag口配置fpga距离有限，调试不甚方便。

    本文主要介绍一种基于闪烁存储器的在线可编程微处理器外围器件psd813f2组成的单片机系统，同时利用该系统配置fpga。即通过计算机串口将fpga（本文以altera公司10k系列为例）设计在线下载到单片机系统，由psd813f2配置fpga，实现iap（in application programming）的功能。

    1 psd813f2性能特点

    psd813f2是psd（programmable system devices）家庭的新成员，是基于闪烁存储器的在线可编程外围器件。它将单片机系统所需的外围器件集成在一起，并能与单片机进行无缝连接，因而简化了调度，提高了可靠性；同时，它与当前流行的众多单片机有极简单的接口，便于实现简单、灵活的嵌入式设计；它还集成了优化的“微控制器宏单元”逻辑结构，使得系统地址/数据总线可以与内部寄存器直接互连，简化了控制总线的设计。此外，psd813f2还具有以下一些特性：

    ①内部数据总线为8位，可方便地与各类8位单片机直接相连。如要与16位单片机相连，需用2片psd813f2构成16位的多路复用接口，并且地址必须循环移位，以保证mcu工作时能同时正确接收不同psd813f2 rom中的信息。

    ②内部包含1mbit的大容量flash rom，这分为8个大小相同的块（如128k×8bit或64k×8bit），由用户规定的地址访问；另外还有256k的flash opt rom及16kb的sram，其中sram可配置为2k×8bit或16k×1bit。

    ③内存（flash rom）或flash opt rom可同时编程，即在执行来自一个存储器的代码时可同时对另一个存储器编程。

    ④带有16个输出宏单元和24个输入宏单元，能方便实现多种逻辑组合功能，包括内外的状态信号产生、地址译码等。

    ⑤带有27个可重建的i/o端口，可以用作不同的i/o端口，如单片机的i/o、pld的i/o；最多可提供19个外部片选信号，其中16个i/o可配置为漏极输出。

    ⑥具有可编程电源管理功能（pmu），加之低功耗的cmos技术，使得其工作时功耗很低；另外还具有自动检测控制器工作的功能，使之在不工作时将psd转入低功耗状态。

    由于psd813f2具有以下特性，因而能方便实现i/o重建、扩展，并具有通过编程改变设计的灵活性，方便与各类不同单片机实现无缝连接。其内部框图如图1所示。

    2 系统设计

    整个设计是利用计算机将fpga的相关设计经单片机传送存储器，由单片机配置psd813f2，再由psd813f2配置fpga，实现iap的功能，特别适于较远距离在线编程、仿真。另外，利用计算机的串行口可以与单片机进行较长距离的通信。

    此外，由于psd813f2片内有编程逻辑宏单元（cpld），所以在mcu与psd813f2之间不需要地址锁存器及外部程序存储器；并