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1 ISP技术
在系统编程(In-System-Programming,ISP)技术是美国Lattice半导体公司首先提出来的一种能在产品设计、制造过程中的每个环节具有对其器件、电路或整个数字系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的技术。在可编程逻辑器件(Programming Logic Device,PLD)及其技术中,ISP是一种新的概念、新的标准。传统的编程技术是将PLD器件插在编程器上编程的,ISP技术则可不用编程器,直接在用户自己设计的目标系统中或线路板上对PLD器件编程。常规PLD在使用中通常是先编程后装备,而采用ISP技术的PLD则是先装备后编程,成为产品后还可反复编程。ISP硬件灵活且易于软件修改,便于设计升级。 2 ISP器件的编程软件 ispEXPERT是由Lattice公司提供的一种通用电子设计软件。他支持ABEL-HDL语言、VHDL语言、原理图3种电子设计方式,以及这些设计方式的混合使用。他能对所设计的数字系统进行功能模拟和时序模拟,能对设计进行逻辑优化,并将逻辑映射到器件中去,自动完成预布线,生成编程所需的熔丝图文件,通过电缆到器件中。 ispEXPERT中的项目导航器引导设计一步步进行,终生成器件编程所需的JEDEC文件,并到ISP器件中。项目导航器是一个很好的设计工具,便于用户跟踪软件的运行流程。 用ispEXPERT对可编程器件进行设计,除了确定设计思想等准备工作外,大部分工作是在计算机上进行的。整个工作流程分为创建新没计项目、选择器件、输入源文件或原理图、编译与优化、逻辑模拟、连接和器件适配等过程。这些过程是在项目导航器引导下进行的。 3 ISP在数字电路课程设计中的举例 目前的数字电路课程设计多为用中小规模集成电路和GAL芯片的方法实现。在设计较大规模的数字系统时,由于电路板的限制,过多的集成块使学生花费很多时间都无法调试成功,影响学生的积极性。为此,把ISP器件引入数字电路课程设计,选取了一些有代表性的课题,如多功能电子钟、密码锁、交通灯、数字频率计等,让学生设计实践,取得了很好的效果。 下面举例用ISP对电子钟进行开发设计。 3.1 设计要求 该设计用ispEXPERT软件在ISP1016芯片上实现电子钟的。电子钟具有下述功能: (1)用实验台上的6个数码管显示时、分、秒。 (2)能使电子钟复位(清零)。 (3)能启动或停止电子钟运行。 (4)在电子钟停止运行状态下,能够修改时、分、秒的值。 (5)具有报时功能,整点时喇叭鸣叫。 3.2 功能分析 电子钟工作时的频率是秒针的1 Hz,而实验设备所提供的连续脉冲的频率为1 kHz,因而需要一个分频模块,这可通过设计一个模为1 000的计数器设计。 电子钟的秒针是每来一个脉冲计数,分针是每过60 s计数,时针是每过60 min计数,秒针和分针由0计到59又回到0,而时针由0 计到23又回到0。这样需要设计2个模为60的计数器和一个模为24的计数器,例化成秒针模块、分针模块和时针模块。 秒针、分针和时针的计数信号要转换成BCD码后输出,这可以通过在上述各模块内增加一个由二进制码转换为BCD码的编码转换单元实现。 要求能启动或停止电子钟运行,且能在电子钟停止运行状态下修改时、分、秒的值,可增加一个启动/停止控制端实现。如启动/停止控制端接低电平,分频模块的时钟接1 kHz的连续脉冲,其他模块分别接对应输出,电子钟便启动。而当启动/停止控制端接高电平,分频模块的时钟接地,其他模块的时钟分别接3个单脉冲手动输入,电子钟停止运行,手动产生一个单脉冲,与其相连的模块就计数,达到了修改时、分、秒的目的,即实现了电子钟更改时间的功能。 3.3 ABEL语言描述 下面用ABEL语言的层次结构实现电子钟的设计可分为顶层模块Clock,3个底层模块FP1000,FP60和FP24。下面介绍顶层模块CLOCK,其中调用了3个底层模块。 4 结 语 从上例可知,用ISP器件可进行各种数字电路实验,代替了古老的面模板实验,而且灵活方便,是一种较理想的数字电路课程设计方法,值得推广应用。 |
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