MPC82XX的UPM方式应用研究

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MPC82XX是Freescale公司继MPC860之后推出的一系列高性能通信处理器中性能价格比十分出色的一款,它具有独立的64位数据总线和32位地址总线,独立的32位PCI2.2总线接口,丰富的外设接口(MII、I2C、SP、USB、UART等),足够的用户可自定义的GPI0。MPC82XX的这些技术特点使它非常适合于应用在某些既具有多样通信接口又具有一定计算和控制功能的自动化智能设备中。

在此类自动化智能设备的开发设计过程中经常遇到的一个问题是总线器件的扩展。对于地址总线和数据总线分开的器件,例如常见的STl6C554、NOR Flash等,MPC82XX提供了8路用户可自定义地址区间的片选信号,采用GPCM(General—Purpose Chip—Select Machine)模式可以非常方便地进行挂接。同时MPC82XX还提供了SDRAM接口模式——SDRAM Machine,可以方便应用SDRAM。

但是当遇到某些数据总线与地址总线复用的器件,如CAN总线驱动器SJAl000等,或者某些控制时序比较特殊的器件,如大容量存储器NAND Flash等,在这些情况下一般的做法是通过增加CPLD进行数据总线、地址总线和控制总线的时序和逻辑转换,以满足特定的要求。这种解决方案的优点是可以方便地对CPLD的逻辑进行反复调整以达到最佳效果,还能利用CPLD进行电平匹配。但是它的缺点也是显然的:首先,增加了CPLD这种占PCB面积较大的芯片,同时还需要提供烧写CPLD的JTAG接口;其次,增加了CPLD软件的开发和维护工作。其实,MPC82XX的存储器控制模块还为用户提供一种配置十分灵活的UPM(User—Programmable Machine)模式,充分利用其配置功能可以在不需要增加器件,或者只增加简单的逻辑接口器件的情况下,很好地解决以上问题。
1 UPM的特点

1.1 接口信号及时序控制


MPC82XX的UPM接口信号线如表1所列。

其中,GPLx、CSx的时序用户可以自定义,它们最小可调整时序间隔为1/4个总线时钟周期。同时地址总线和数据总线的时序也可作一定程度的修改,以适应各种不同的应用场合。

MPC82XX具有3个UPM,GPLx信号为各UPM所共用,每一个UPM对应一个由64个字(32位)组成的RAM阵列,RAM阵列中每个字对应一个时钟周期内总线上各信号的状态,同时可以通过设置LOOP位或者RE—D0位进行时间上的扩展,以适应某些慢速设备。UPM每个状态序列的结束由LAST位确定。由此可见,UPM控制的总线时序完全由它对应的RAM阵列决定,RAM阵列由用户在初始化UPM时写入。

1.2 划分基本操作

根据要挂接的芯片的基本操作,对UPM的RAM阵列进行分割,即在适当的位置设置LAST位,以形成几个基本微操作,如读写等。每次需要UPM进行某项操作时,先将该操作在RAM阵列中的起始地址写入UPM控制寄存器MxMR,接下来的操作对于用户来说相当于是透明的,只需要进行简单的赋值操作即可,总线时序将由UPM来控制。

下文将以利用UPM挂接两种常见的芯片为例进行详细说明。



2 扩展CAN总线驱动器

在工业控制领域,CAN总线应用相当广泛,SJAl000是最常见的CAN总线驱动器,利于MPC827X的UPM模式可以很好的挂接总线复用的SJAl000芯片。

2.1 硬件连接

MPC82XX利用UPM挂接SJAl000的连接如图l所示。

在该应用实例中,SJAl000的读写信号和地址有效信号均由GPL提供,74LVC245用于完成5 V逻辑和3.3 V逻辑的转换。

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