传感器和外设汇聚 - 基于PLD和串行总线扩展系统控制功能

　　传感器和外设汇聚

　　基于串行接口的标准产品的数量日益增长。你可以在温度传感器、压力传感器、A/D转换器、数字电位器、实时时钟和LCD控制器等等应用中找到串行接口，这里仅列举了几个来说明。要了解如何将这些集成到设计中的关键是要知道哪些外设需要“实时”使用以及“实时”意味着什么。举例来说，在系统中温度是一个相对缓慢变化的对象，并可以很容易地通过串行总线监控。用于电流或电压检测的A/D转换器可能是也可能不是一个“实时”需求，这要根据正在测量的内容，以及需要多快的检测速度而定。

　　一旦你已经确定了外设的优先级，然后你可以将较低优先级的外设让PLD处理，减轻处理器的负担，如图5所示。

　　

　　图5 传感器汇聚示例

　　在上面的例子中，微控制器只需与2个而非4个外设进行通信。

　　这种安排还有另外一个好处。你可以使用一个功能强大的PLD来预处理数据，然后由微控制器读取。例如，请考虑一个应用，使用A/D采样测量一个三相电力系统的电压和电流，并进行故障检查。一个拥有强大DSP功能的PLD可以代替DSP或微控制器执行RMS计算、峰值电流分析、相位计算和FFT。现在采样速率受到PLD收集样本和处理数据所需时间的限制。然后，微控制器可以读取编译的数据，将更多的时间用于处理控制和报告工作。设计师们应该好好考虑微控制器处理能力、PLD处理能力、成本和空间之间的权衡。

　　下一步：集成

　　鉴于这些串行总线与小型可编程逻辑器件相结合使用的实用性，下一步将是将至少一种串行总线标准（如果不能兼顾）集成到PLD中。这种集成降低了PLD解决方案的成本和功耗。此外，串行总线接口的编码不再是设计师需要解决的问题。设计师只需要处理他们的应用和逻辑要求，而不是集成一个开放的核。

　　莱迪思半导体公司提供的最新的CPLD就可以为设计师带来这些优点。MachXO2™系列中的嵌入式功能块（EFB），包含预先设计的解决方案，可以用来实现上面所述的任意系统控制功能。MachXO2器件包含一个SPI控制器以及2个I2C控制器。所有串行总线控制器都可以配置为主或从器件。此外，MachXO2还为设计师们提供了一个定时器/计数器块以及少量的用户可访问的闪存（UFM）。

　　除了上面提到的解决方案，串行总线与PLD相结合可以为系统提供其他的好处，即使有时它们在架构设计过程后才显现出来。它们并不是所有弊病的灵丹妙药，但它们在设计中的实用性是有据可查的，有无数的开源核和设计方案可以给予不同的架构设计师们指引，实现最佳的解决方案。