非多路复用与多路复用总线转换桥的设计与实现

1、非多路复用与多路复用总线转换桥的设计与实现作者：李启瑞 柏 均 王传良    文章来源：电子技术应用摘要：提出了一种新颖的非多路复用总线与多路复用总线的转换接口电路。以两种总线的典型代表芯片与为例，分析了各自时序的特点，详细论述了两种总线之间转换的关键：读、写周期的使能信号和起始基准的确定，并采用复杂可编程器件实现。微处理器对外并行总线接口方式一般分为两种，一种为多路复用方式，数据与地址采用共用引脚，分时传输；另一种是非多路复用方式，数据与地址采用分离引脚，同时传输。目前国内应用广泛的和系列微处理器采用多路复用总线，设计电路

2、时应考虑如何将数据和地址从总线上分离出来，与存储器、外围接口芯片的数据和地址引脚连接。一般利用（地址锁存）信号触发锁存器（）将地址与数据信号分离出来。近几年来，随着低价位芯片的出现，芯片已被广泛应用到控制与测量领域中。国内使用的芯片以公司的系列为主流。这种微处理器对外的数据和地址总线接口方式为非多路复用方式，不能与多路复用方式的外围接口芯片（如控制器）直接相连。国内和国外也没有一款专用集成电路芯片来实现非多路复用方式到多路复用方式的转换。参考文献提出了一种转换方法，是将的数据线作为控制器的数据地址复用线，用的地址线作为地址、数据选择线。时，地址有效；时，数据有效，即用奇数地址传送地址，用偶数地

3、址传送数据。虽然此方法实现起来电路简单，但在编程时却需要考虑发送的数据何时作为控制器的地址，何时作为控制器的数据，没有从根本上解决非多路复用方式到多路复用方式的转换。本文以与的连接为例，采用复杂可编程逻辑器件，完成了用硬件来实现非多路复用方式到多路复用方式的转换。 多路复用总线的信号和时序 接口的主要信号说明控制器提供的微处理器接口方式为典型或地址数据多路复用总线模式，主要信号有地址数据信号、地址选通信号、片选信号、读信号、写信号、模式选择信号。当时，为模式；当时，为模式。本文描述的地址数据多路复用总线模式均为模式。图和图分别为模式读、写周期时序。引脚在有效时，传送的是地址信号；在或有效时，传

4、输的是数据信号。 的时序分析以的读时序为例进行说明。在设计转换桥时，多路复用总线的各信号必须满足如下时间参数要求：的脉冲宽度（）最小为；地址信号（）建立到变为低电平所需时间（）最小为；的有效脉宽（）最小为；为低电平到数据信号有效所需时间最大为；变为高电平到地址数据线释放（即高阻状态）所需时间最大为。 非多路复用总线的信号和时序 接口的主要信号说明的总线接口方式采用地址和数据分离的形式。其主要信号有地址信号、数据信号、读信号、写信号、闸门信号、空间选择信号、数据存储器选择信号、程序存储器选择信号、机器时钟输出信号。当对外部数据存储器、程序存储器或空间访问时，有效；当对外部访问时（即程序中使用和指

5、令），有效。    的时序分析的读写时序如图和图所示。的读或写工作周期一般在两个机器周期内完成。在此期间，信号和地址信号一直保持有效；闸门信号发生在第一个机器周期有效后并保持一个机器周期以上；和有效时，数据有效。两次连续的写操作（如图所示）时，的有效间隔时间（）最小为（），而两次连续的读操作（如图所示）时，的有效间隔时间（）为（），其中为倍的机器时钟周期。可见对于连续的读、写操作，、的有效间隔不同，设计电路时应注意此细节。在连续的读或写操作时，信号一直为有效电平，无法以此信号作为产生的、读、写信号起始基准；而在写周期时，与的变化始终保持一致，因此在产生写周期时，可

6、以用作为、产生的起始基准信号。但是在连续的读操作时，一直保持为低电平，可见在产生读、写操作周期时，无法单独以它作为、信号产生的起始基准，需与、进行逻辑组合来作为读、写操作周期的起始基准信号。 实现转换桥的设计方法此转换桥如果用中规模集成电路（系列）实现起来比较复杂，工作频率又较高，布线时若稍不合理，易引起干扰，使得电路工作不稳定，因此这里采用高可靠性的复杂可编程逻辑器件，用硬件描述语言来实现。 转换桥引脚信号定义图为转换桥的时序仿真图，其中转换桥的各引脚信号与和引脚信号的对应为：接；接；接；接；接；接；接；接；接；接；接。 读、写周期使能信号和起始基准信号的确定转换桥的基准时钟为的机器时钟输出

7、信号。为的方波信号。因为的读或写工作周期一般为一、两个机器时钟周期，此时基准时钟最多含有四个边沿状态，无法完成非多路复用到多路复用的转换，所以通过软件等待设置，使对外部总线操作时，由原来所用的一个机器时钟周期延长到四个机器时钟周期，边沿状态个数增加了倍。另外的脉宽为，这样可以保证转换桥输出的多路复用总线时序的时间参数满足的时序要求。从上面的时序分析中可以确定出的读、写周期的使能信号和起始基准信号、逻辑组合。作为转换桥的片选信号，当为“”时，转换桥工作；否则，转换桥的各输出信号被悬挂。当为“”、为“”、为“”、为“”时，开始对外部进行写操作，在后面紧跟的四个机器时钟周期产生出个的写周期；当为“”

8、、为“”、为“”、为“”时，开始对外部进行读操作，在后面紧跟的四个机器时钟周期产生出个的读周期。 读操作转换过程通过软件等待设置，使的 读、写操作需四个机器时钟周期。在第一个时钟周期的上升沿产生信号（脉宽为倍的机器时钟周期），同时将输入的低八位地址锁存并送到地址数据复用总线，并保持到第二个时钟周期的上升沿为止，此时为高阻状态。第三、第四个时钟周期，的读信号有效，将此信号直接送到引脚，此时引脚的数据直接送给引脚，读操作结束。  写操作转换过程在写操作的四个时钟周期中，在第一个时钟周期的上升沿产生信号（脉宽为一个机器时钟周期），同时将输入的低八位地址引脚的信号送到上，并保持到第三个时钟周期结束。在第四个时钟周期的上升沿产生写信号（宽度为一个时钟周期），在写信号的上升沿处锁存数据线来的信号，并将其送到