基于GAL的VME总线接口电路及程序设计

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1、http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛基于GAL的VME总线接口电路及程序设计李雄涛，吴杰长，郭朝有（海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033）摘要：根据VME总线规范和协议要求，基于GAL芯片进行了VME总线地址译码、数据读写及中断控制接口电路的设计，完成了电路板设计和研制，试验研究表明其功能满足要求，文中所提出的设计思路方法合理可行。关键词：VME总线；GAL芯片；接口电路中图分类号：TP334文献标识码：A1引言VME总线由于具有良好的

2、物理特性、严格的技术规范和与微处理器接口灵活的特点而[1]被广泛应用于雷达、声纳等大规模并行多处理器系统，在国内外船舶机舱自动化控制系统中也有成功应用。用户在开发基于VME总线的信号采集模块时，首先必须考虑和解决的是与VME总线的接口问题。本文采用基于GAL芯片实现VME总线接口电路的思路，对VME总线接口设计问题进行了深入研究。文中通过软件技术实现了VME总线地址的译码以及数据读写与中断逻辑控制，有效简化了硬件电路的设计。2接口设计功能要求根据VME总线规范和本题具体任务需求，本文设计的VME总线接口电路为一从控设备接口电

3、路(SlaveInterface)，接口的数据总线宽度和地址总线宽度均为16位。主要接口功能要求如下：1）产生电路板本身的程序复位和硬件复位信号；2）产生I/O读、写信号及数据总线接口芯片片选信号；3）产生与VME总线的应答信号、数据选通信号，控制数据传送方向；4）具有中断请求功能：可设定的中断请求级；可编程中断向量；支持中断响应菊花链。3主要接口电路设计与功能实现3.1接口设计原理通过比较研究，本文选用Lattice的通用阵列逻辑（GAL）芯片来完成接口逻辑电路设计。GAL芯片是Lattice公司开发的电可擦写、可重复编程

4、的PLD，具有结构简单，易于编程等优点。本文采用3片GAL芯片进行接口逻辑电路设计，电路基本结构及原理如图1所示。图中2片GAL20V8完成地址译码和读写控制，1片GAL16V8完成中断请求控制，数据接口采用通用总线接口芯片Z8536。Z8536是一种带有两个8位I/O口、通用可编程的总线接口芯片。通过对控制寄存器进行配置，可将这两个I/O口作为两路8位信号通道，或共同构成一路16位信号的通道。在本设计中，GAL芯片将VME总线上访问Z8536的信号进行译码，再通过LA4和LA5对Z8536各个接口及工作方式配置寄存器进行选

5、择。VME总线借助Z8536即实现对该从板上8位或16位数据的读写。http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛图1电路基本结构及原理3.2地址译码和读写控制电路设计与功能实现地址译码电路要实现的主要功能是当主设备发出的地址有效信号AS*有效时，自动从总线上获取地址和地址修饰码，然后根据地址修饰码配置本次地址传送的方式，再根据地址发出相应的片选信号选择板上芯片。读写控制模块的主要功能是通过读写周期时序内产生的DS0*、DS1*、WRITE*、LWORD*、

6、IACK*等信号正确配置数据传送的形式，控制板上的[2]I/O芯片的读写，并发出DTACK*信号还原主设备。为满足以上要求,地址译码芯片上的CE[3~0]分别接4片Z8536总线接口芯片的使能端；读写控制芯片上的RD和WR分别接Z8536的读写使能端。通过这两块芯片，实现了VME总线对该从板上各路信号的读写进行的控制。由以上分析及逻辑推理确定了GAL芯片要实现的功能以后，根据总线协议和硬件电路即可得到相关信号之间的逻辑关系，本文据此完成了相应ABEL-HDL程序编写并利用Lattice公司的专用开发工具ispLEVER5.1

7、对GAL芯片程序进行了编译和仿真调试，其地址译码控制过程仿真波形如图2所示。图2地址译码控制过程仿真波形http://www.elecfans.com电子发烧友http://bbs.elecfans.com电子技术论坛3.3中段请求控制电路设计与功能实现VME优先级中断机制采用菊花链，它用于在板与板之间传送一电平信号。它始于第一槽而终结于最后一槽。系统可以提供IRQ1~IRQ7共7个中断请求，其中IRQ7具有最高优先级。本文采用通过跳线设定优先级的方法。当中断处理器处理中断请求时，中断应答菊花链驱动器启动中断应答菊花链工作，

8、以确保只有一个中断器响应正在进行中的中断应答周期。当主设备应答某个中断时，首先把IACK*信号驱动为低，表示当前周期是中断应答周期，同时将相应的中断请求级别值放到A01～A03上。而中断响应主要由中断响应输入(IACKIN*)和中断响应输出((IACKOUT*)组成应答菊花链。若某一从设备