【文章內容簡介】 MAX7000 是用 CMOS EEPROM 單元實現(xiàn)邏輯函數(shù)的。用戶可編程的MAX7000 結構可容納各種各樣，獨立的組合邏輯和時序邏輯函數(shù)。在設計開發(fā)和調試階段， MAX7000 器件可以快速而有效地重新編程，并保證可編程擦除 100 次。 （ 2） MAX7000 有 32～ 256 個宏單元。每個宏單元有一個可編程的“與”陣和固定的“或”陣，以及一個可以獨立編程的時鐘。為了能構成復雜的邏輯函數(shù)，每個宏單元可使用共享擴展乘 積項和高速并聯(lián)擴展乘積項，向每個宏單元提供多達 32 個乘積項。 （ 3） MAX7000 系列由 QUARTUS II 開發(fā)系統(tǒng)支持，該系統(tǒng)是個單一的集成軟件包，它提供電路圖、文本和波形等設計輸入方式；執(zhí)行編譯和邏輯綜合、仿真和定時分析，以及器件編程等工作。 QUARTUS II 具有 EDIF、 VHDL、 Verilog HDL，以及其它的網(wǎng)表接口，便于為工作在工業(yè)標準 PC 機和工作站上的各種 EDA 工具提供附加的設計輸入和仿真支持。 鑒于 MAX7000系列器件的資源情況，本系統(tǒng)采用了 MAX7000中的 EPM7128SLC84 10 芯 片來實現(xiàn)全局邏輯電路設計。 DSP 尋址空間模塊設計 TMS320VC5402 有 3 個片選管腳用于分配外部器件映射到那個存儲空間中。 IS： I/O 空間選擇信號。默認情況下為高電平，只有尋址外部的 I/O 空間時才為低電平。 DS：數(shù)據(jù)空間選擇信號。默認情況下為高電平，只有尋址外部的數(shù)據(jù)空間時才為低電平。 DSP 數(shù)據(jù)空間是統(tǒng)一編址的，當 DSP 檢測到所尋址的空間不在內部時，會自動到外部數(shù)據(jù)空間去尋址。 PS：程序空間選擇信號。默認情況下為高電平，只有尋址外部的程序空間時才為低電平 。 DSP 程序空間也是統(tǒng)一編址的，當 DSP 檢測到所尋址的空間不在內部時，會自動到外部程序空間去尋址。 系統(tǒng)中的指紋芯片 FPS200 被映射到 DSP 的 I/O 空間中。共分配了兩個 I/O 地址空間給 FPS200，其索引寄存器端口地址為 0x8000，而其數(shù)據(jù)寄存器端口地址為 0x8001。系統(tǒng)中 FLASH 和 SRAM 都占據(jù)了 DSP 外部數(shù)據(jù)空間的 0x4000～ 0xFFFF 部分。從時空的角度而言，這兩者是分時占據(jù)數(shù)據(jù)空間的，所以在分時訪問不同存儲器芯片時需要分別為它們安排相應的選通信號，該選通信號由 DSP 的數(shù)據(jù)空間選擇信 號 DS和通用 I/O口信號 XF 來實現(xiàn)。系統(tǒng)上電復位后， XF 管腳自動輸出高電平，這時 FLASH 占據(jù)數(shù)據(jù)空間，通過 “Boot loader”功能并行加載應用程序。一旦程序加載完成，系統(tǒng)就不再需要程序存儲器了，因此上電后，利用軟件編程使 XF 輸出為低電平，釋放 FLASH 所占用的空間，由 SRAM 占用數(shù)據(jù)空間。 芯片讀寫信號模塊設計 TMS320VC5402 的讀寫控制信號包括： MSTRB、 IOSTRB和 R/W。 MSTRB：外部存儲器選通信號，用于訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器，在默認狀態(tài)下為高電平，只有 在訪問外部存儲器時才為低電平。 IOSTRB： I/O 設備選通信號，用于訪問 I/O 設備，在默認狀態(tài)下為高電平，只有在訪問 I/O 設備時才為低電平。 R/W：讀寫信號，用于控制數(shù)據(jù)傳輸方向，在默認狀態(tài)下為高電平，作為讀信號來使用。 VC5402 的 R/W信號為 MOTOROLA 格式，即讀寫信號是通過同一根信號線分時復用而得的。當讀外部芯片時，此信號線代表的是讀信號，輸出為高電平；當寫外部芯片時，此信號代表的是寫信號，輸出為低電平。然而系統(tǒng)中所有外圍器件的讀寫控制信號都是 INTEL 格式的，即讀寫信號是通過兩根不同 的信號線來產(chǎn)生的，且讀寫信號的使能都是低電平有效。為此，需將 DSP 的讀寫控制信號在 CPLD 中進行適當?shù)倪壿嫿M合后，用于控制外部器件。 11 H O L DINPUT/GLCRn1INPUT/OE2amp。GCLK(2)2VCCINT3I/O4I/O5I/O(1)6GND7I/O8I/O9I/O10I/O11I / O12V C C I O13( 3 ) I / O ( T D I )14I / O15I / O16I / O17I / O18G N D19I / O20I / O21I / O22( 3 ) I / O ( T M S )23I / O24I / O25V C C I O26I / O27I / O28I / O29I / O30I / O31G N D32I/O33I/O34I/O35I/O36I/O37VCCIO38I/O(1)39I/O40I/O41GND42VCCINT43I/O44I/O45I/O (1)46GND47I/O48I/O49I/O50I/O51I/O52VCCIO53I / O54I / O55I / O56I / O57I / O58G N D59I / O60I / O61I / O ( T C K ) ( 3)62I / O63I / O64I / O65V C C I O66I / O67I / O68I / O69I / O70I / O ( T D O ) ( 3)71G N D72I / O73I / O74I/O75I/O76I/O77VCCIO78I/O(1)79I/O80I/O81GND82INPUT/GCLK(1)83INPUT/OE184M A X 7 1 2 8U4M A X 7 12 8SD1C T M SC T D O+ V+ V+ V+ 5V+ V+ V+ 5V+ V12345678910J3C O N 10+ 5V+ 5VC T M SC T D IC T C KC T D ODSPSISM S T R BI O S T R BR / WD0D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10A11A12A13A14A15A16A17A18A19WRRDSCSUCSF C SRAMCESDIRF P S A 0USBA0S O EC A 1 5C A 1 6C A 1 7SMRI N T 0I N T 1I N T 2SINTF P S I N TUSBINTREADYC T C KC T D I12345R P 21 0kC T C KC T D OC T M SC T D ISA1SA0SA2V C C1NC2G N D3O U T4Y55 0M H z+ 5VR 2730XFB I OL E D 5R E DR 281k+ VUPS 圖 33 CPLD 電路設計 數(shù)據(jù)通訊單元 USB 在早期的計算機系統(tǒng)上，常用串口或并口連接外圍設備。每個接口都需要占用計算機的系統(tǒng)資源 (如中斷， I/0 地址， DMA 通道等 )。無論是串口還是并口都是點對點的連接，一個接口僅支持一個設各。因此每添加一個新的設備，就需要添加一個 ISA/EISA或 PCI 卡來支持，同時系統(tǒng)需要重新啟動才能驅動新的設備。 USB 通訊特 點 USB 是 PC 體系中的一套全新的工業(yè)標準， USB 全稱為 Universal Serial Bus(通用串行總線 )，是 1994 年 11 月由 IBM、 Intel、 Compaq、 DEC、 Microsoft、 NEC 和 NorthTele共同推出的 PC 外設接口標準，由于其具有使用方便及成本低廉等優(yōu)點，迅速得到業(yè)界的強力 支持，目前己經(jīng)成為主流的總線標準。 USB 很好地解決了計算機外設種類的日益增加與有限的主板插槽和端口之間的矛盾，并且支持單個主機與多個外設同時進行數(shù)據(jù)交換。 其應用范圍不斷擴大， USB 以其即插即用、總線供電 、傳輸速度快、支持熱拔插等便捷特點應用越來越廣 。 基于 CH375 的 USB 電路設計 本系統(tǒng)針對指紋數(shù)據(jù)通訊的具體應用，設計、實現(xiàn) USB 傳輸模式。 USB 既是一種總線規(guī)范，又是一種傳輸協(xié)議。本系統(tǒng)采用了南京沁恒電子有限公司研發(fā)的 CH375 這 12 款 USB 通訊芯片來設計實現(xiàn) USB 通訊電路。 CH375 內置固件模式下屏蔽了相關的 USB協(xié)議，自動完成標準的 USB 枚舉配置過程，完全不需要本地端控制器作任何處理，簡化了 DSP 的固件編程。通用 Windows 驅動程序提供設備級接口，通過 DLL 提供 API應用層接口。通用 的本地 8 位數(shù)據(jù)總線：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出。 塊 端點上傳下傳緩沖區(qū)各 64 字節(jié)，輔助端點上傳下傳緩沖區(qū)各 8 字節(jié)。 CH375 是一個 USB 總線的通用接口芯片，支持 USBHOST 主機方式和USBDEVICE/SLAVE 設備方式。 本系統(tǒng)采用了 USBDEVICE/SLAVE 設備方式。在計算機系統(tǒng)中， CH375 的配套軟件提供了簡潔易用的操作接口，與本地端的 DSP 通訊就如同讀寫文件。 CH375 內置了 USB 通訊中的底層協(xié)議，具有省事的內置固件模式和靈活的外置固件模式。在內置固件模式下， CH375 自動處理 默認端點 0 的所有事務，本地端 DSP 只要負責數(shù)據(jù)交換，所以 DSP 程序非常簡潔。 其硬件電路設計如圖 34 所示。 I N T 1R S T I2W R 3R D 4T X D5R X D6NC7A08V39U D +10U D 11G N D12XI13XO14D015D116D217D318D419D520D621D722G N D23A C T 24R S T25R S T 26C S 27V C C28C H 3 75U6C H 3 75C 241 04C 232 20 uF+ VY31 2MC 203 0p FC 213 0p FD0D1D2D3D4D5D6D7U C SC 221 03U S B I N TRDWRR 191kR 123 .3R 133 .3+ 5VR 115 .1L14 7u H+C 251 00 uFR 151kR 161k32184