傳感器和外設(shè)匯聚

　　基于串行接口的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的數(shù)量日益增長。你可以在溫度傳感器、壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電位器、實(shí)時時鐘和LCD控制器等等應(yīng)用中找到串行接口，這里僅列舉了幾個來說明。要了解如何將這些集成到設(shè)計中的關(guān)鍵是要知道哪些外設(shè)需要“實(shí)時”使用以及“實(shí)時”意味著什么。舉例來說，在系統(tǒng)中溫度是一個相對緩慢變化的對象，并可以很容易地通過串行總線監(jiān)控。用于電流或電壓檢測的A/D轉(zhuǎn)換器可能是也可能不是一個“實(shí)時”需求，這要根據(jù)正在測量的內(nèi)容，以及需要多快的檢測速度而定。

　　一旦你已經(jīng)確定了外設(shè)的優(yōu)先級，然后你可以將較低優(yōu)先級的外設(shè)讓PLD處理，減輕處理器的負(fù)擔(dān)，如圖5所示。

　　圖5 傳感器匯聚示例

　　在上面的例子中，微控制器只需與2個而非4個外設(shè)進(jìn)行通信。

　　這種安排還有另外一個好處。你可以使用一個功能強(qiáng)大的PLD來預(yù)處理數(shù)據(jù)，然后由微控制器讀取。例如，請考慮一個應(yīng)用，使用A/D采樣測量一個三相電力系統(tǒng)的電壓和電流，并進(jìn)行故障檢查。一個擁有強(qiáng)大DSP功能的PLD可以代替DSP或微控制器執(zhí)行RMS計算、峰值電流分析、相位計算和FFT。現(xiàn)在采樣速率受到PLD收集樣本和處理數(shù)據(jù)所需時間的限制。然后，微控制器可以讀取編譯的數(shù)據(jù)，將更多的時間用于處理控制和報告工作。設(shè)計師們應(yīng)該好好考慮微控制器處理能力、PLD處理能力、成本和空間之間的權(quán)衡。

　　下一步：集成

　　鑒于這些串行總線與小型可編程邏輯器件相結(jié)合使用的實(shí)用性，下一步將是將至少一種串行總線標(biāo)準(zhǔn)（如果不能兼顧）集成到PLD中。這種集成降低了PLD解決方案的成本和功耗。此外，串行總線接口的編碼不再是設(shè)計師需要解決的問題。設(shè)計師只需要處理他們的應(yīng)用和邏輯要求，而不是集成一個開放的核。

　　萊迪思半導(dǎo)體公司提供的最新的CPLD就可以為設(shè)計師帶來這些優(yōu)點(diǎn)。MachXO2?系列中的嵌入式功能塊（EFB），包含預(yù)先設(shè)計的解決方案，可以用來實(shí)現(xiàn)上面所述的任意系統(tǒng)控制功能。MachXO2器件包含一個SPI控制器以及2個I2C控制器。所有串行總線控制器都可以配置為主或從器件。此外，MachXO2還為設(shè)計師們提供了一個定時器/計數(shù)器塊以及少量的用戶可訪問的閃存（UFM）。

　　除了上面提到的解決方案，串行總線與PLD相結(jié)合可以為系統(tǒng)提供其他的好處，即使有時它們在架構(gòu)設(shè)計過程后才顯現(xiàn)出來。它們并不是所有弊病的靈丹妙藥，但它們在設(shè)計中的實(shí)用性是有據(jù)可查的，有無數(shù)的開源核和設(shè)計方案可以給予不同的架構(gòu)設(shè)計師們指引，實(shí)現(xiàn)最佳的解決方案。