邱建军 王志良
(兰州炼油化工总厂自动化院,兰州市,730060)
1 在系统可编程技术简介
1.1 前 言
inpLSI(in-system programmable LargeSca-le Intergration)是一种新颖的可编程逻辑技术,ispLSI系列器件是一种能让设计人员根据自己要求自行构造其逻辑结构的集成电路,设计人员可在自己工作环境中借助计算机等设备,运用专门的开发软件对其编程来实现所需的逻辑构造,简化系统设计,降低费用,避免投资风险
在系统可编程isp(in-system progr-ammability)技术的出现,提高了可编程逻辑器件的生命力。isp技术使用户无须从系统板上拆下芯片或从系统中拔下系统板就可以改变芯片逻辑内容乃至系统逻辑功能;isp技术可在现场对系统的逻辑结构进行改变,最大限度地实现了硬件设计的软件化,缩短了电子设备的设计周期,改变了电子系统的设计概念及方法,为电子系统设计提供了巨大的灵活性,反映了现代电子系统设计的趋势。
1.2 ispLSI器件的特点
·集成度高,体积小
·采用CMOS工艺,功耗低
·设计灵活,可重构能力强
·设有专用保密位,并可对其编程,保密性好
·非易失性在系统可编程
·可预知的性能
·先进的总体时钟网络所有这些特点,都适合用于工业仪表等领域。
1.3 在系统可编程器件的设计流程在系统可编程器件的设计流程如图1。
2 本系统应用环境的特点
a.该系统应用在仪表控制领域中,要求体积小,重量轻。
b·该系统工作在温度范围大,腐蚀性强的环境中,要求密封性好,且所处环境窄小。因此,要具有功耗小,减少发热的特点。
c· 该系统研制周期短,ispLSI技术可给设计和调试带来巨大方便和灵活性。
d·采用ispLSI技术,可把若干传统集成电路芯片集成到一个芯片中,减少器件数目,提高系统可靠性。
3 系统中ispLSI器件的设计
3.1 系统功能简介及组成
本系统为某质量仪表控制与管理计算机,主要完成以下功能:
·控制律解算及控制
·状态管理
·操作信息接收及解释
·控制信息编码及发送
·状态参数采集
·任务设备管理
根据系统的功能要求,采用单片机组成双CPU系统,其组成框图如图2。
虚线框内的部分分别用ispLSI器件实现,因此,系统组成即为CPU+RAM+E-PROM+模拟电路+ispLSI器件,易于调试开发。
3.2 部分单元的设计
本系统中按逻辑功能的不同,分别用几片ispLSI器件实现,以下就总线仲裁及公共资源访问控制单元的设计做一介绍。
系统中CPU1和CPU2功能上既互相独立又互为备份,即当两个CPU工作均正常时,它们分别完成质量仪表控制与管理和任务设备控制与管理等功能,当其中一方故障时,另一方则自动实现功能切换,在完成原功能的基础上,还要完成故障方的功能,这样既提高了系统控制及处理的实时性,也提高了系统工作的可靠性,实现中总线的自动切换成为关键技术之一。
另外,两个CPU又是相互联系的,系统采用共享存储器的方法实现他们之间的通讯。因此,公共RAM的访问也是技术之一。该单元的内部电路设计如图3。
该单元集成在一片ispLSI器件中,选用美国Lattice公司的ispLSI1032-60LJ,为一84脚的PLCC封装芯片。
4 结 论
ispLSI器件的使用,给系统实现带来一系列方便,并且使系统的技术指标有明显的提高:
·体积减少1/3
·重量减轻1/3
·可靠性MTBF提高17%
·减少调试工作量
由于ispLSI器件有着其它器件无法比拟的特点,它越来越多地被应用在电子设备的设计,将成为一种全新的设计手段,为更多的设计人员所接受。
参考文献
1 章开和,赵元平·高密度可编程逻辑器件(HDPLD)
·MIE TODAY,1995,12(9)
2 李华·MCS-51系列单片机实用接口技术·北京航空航天大学出版社,1993
3 Lattice Data Book.Lattice semiconductor Corp.,1994
