基于CPLD的测试系统接口设计

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1、第33卷第6期电多工趁师Vol.33No.62007年6月ELECTRONICENGINEERJun.2(X)7基于CPLD的测试系统接口设计高相铭，李国伟(安彩集团，河南省安阳市455000)摘要:介绍了一种用CPLD(复杂可编程逻辑器件)作为核心控制电路的测试系统接口，通过时cPLD和竹L电路的比较及cPLD在系统中实现的强大功能，论述了CPLD在测试系统接口中应用的可行性和优越性，简单介绍了vHDL在CPLD设计中的应用。实验证明用CPLD实现的电路具有集成度高、灵活性强、可靠性高、易于升级和扩展等特点。给出了主要电路图和时序仿真图。关键词:CPLD;测试系统接口;VHDL中图分

2、类号:TM930.9蔽，而传统的TTL器件数量多、体积大，由此带来的故0引言障隐患大，可靠性低，故障诊断困难。CPLD(复杂可编程逻辑器件)兼容了PLD(可编程逻辑器件)和通用门阵列的优点，具有编程灵活、可实现较大规模电路的特点，同时具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定、可实时在线检验等优点，因此广泛应用于产品的原型设计和产品生产之中。ICPLD在测试系统中的作用随着计算机和微电子技术的迅猛发展，单片机技术被广泛应用到各种智能仪表、工业控制及家用电器控制领域。但是它们在提高电路板的集成度、增强系统功能的同时也带来了很多测试和维修上的问题。传图1系

3、统硬件结构统的测试仪器和设备(如万用表、示波器、逻辑分析仪等)已不能适应现代测试要求，更无法快捷地诊断出2)可调整性系统的故障所在，因此给一个产品的生产和维护带来CPLD/FPGA可以通过软件编程而对其硬件的结了诸多困难。构和工作方式进行重构，它采用先进的JTAc一ISP和在系统配置编程方式，在十SV工作电平下可随时对为了提高诊断效率，我们设计了一套基于虚拟仪器的单片机电路板故障测试诊断系统。CPLD进行全部或部分地在系统编程，其编程次数多达1万次，而传统竹L器件不能再改变其逻辑功能，本系统接口的硬件部分由仿真cPu、sRAM、即使设计有误也无法很快进行调整。RS232接口芯片、各种接

4、插件加上核心控制电路构成(见图1)。对于核心控制电路可以考虑两种方案:一3)可移植性由于开发工具的通用性、设计语言的标准化以及种是采用TTL集成电路块如74LS573、74璐135、设计过程几乎与所用CPLD的硬件结构没有关系，所74LS244、74璐245等几十个芯片构成;另一种是采用以设计成功的各类逻辑功能块软件有很好的兼容性和CPLD构成。可移植性，它几乎可用于任何型号的CPLD中，而传统下面对两种方案进行比较。的TTL器件根本不具有可移植性。1)可靠性4)开发周期CPLD/FPGA的可靠性极高，几乎可将整个系统下由于相应的EDA软件功能完善而强大，仿真方式载于同一芯片中，从而大

5、大缩小了体积，易于管理和屏便捷而实时，开发过程形象而直观，兼之硬件因素涉及收稿日期:2叨6一n峨拓;修回日期:2007刀1习9。甚少，因此可以在很短时间内完成十分复杂的系统设·19··测控技术·电手工理师2007年6月计，而传统的TrL器件从设计原理图、印制版图到制片内部有128个逻辑块、64个FO引脚，PLCC封装，板、调试至少需花几星期时间，更不用说调试成功需花可以在+SV和+3.3V下工作。的时间可能长达数月之久。硬件描述语言全部采用VHDL。这种语言的特点由以上比较可以看出，用CPLD实现系统硬件的在于将一项工程设计或称设计实体(可以是一个组核心控制电路更加合理。CPLD的功能

6、示意图见图2。件、一个电路或一个系统)分成外部(或称可视部分)和内部(或称不可视部分)两部分，然后再设计实体的内部功能和算法。如图2所示，在本测试系统中CPLD要实现以下功能:a)用做单片机系统中的外部低地址锁存器，相当于74璐573。b)用做通信CPu和仿真CPU之间的切换开关。因为接口板中的CPU在与PC机进行通信时需要用到控制线TXD、RXD，在往SRAM中写数据时需要用到WR线，而在仿真测试用做仿真CPU时所有的3根总线均要提供给被测板，所以必须对两种状态都要使用的控制线进行切换。切换的方法是在单片机的程序中执行几条指令，这类似于Flash的防误操作方法。向图ZCPLD功能示意

7、图外部数据存储器地址FFFEH写数据99H，即MOVXDPTR，#OFFFEH本测试系统中，cPLD的主要功能是切换wR、TxDMOVA，钓gH和RxD这3根信号线，因为CPU在通信状态和仿真MOVX@D盯R，A状态时都要用到这3根信号线。当接口板在与PC机就可以将CPU切换到仿真状态。通信时，这3个信号输人CPLD后输出为wRI、TXDI往FFFFH写数据55H，即和RXDI;当CPU执行测试程序发送测试数据到被测MOVXDPTR，#OFFF