Actel数模结合FPGA的远程控制器设计
引 言近年来，随着人们对生活品质的追求，每个家庭都越来越需要一个集控中心把家庭中的各种家电连接起来，并实现远程访问、控制以及自动监测报警功能。网络技术的发展使这一想法成为了现实，然而大多数管理系统都是基于功能强大的PC机。近几年，嵌入式技术迅猛发展，逐步开始成熟，尽管无法实现PC机那样强大的功能，但其低成本、低功耗、体积小等优势都是PC机无法比拟的，尤其是价格因素，更是一个便于推广的亮点。因此，嵌入式产品作为控制终端也将有机会成为发展的趋势。
1 Actel数模结合FPGA介绍
Actel公司的Fusion系列FPGA是基于ProASIC3／E的系列芯片，具有Flash架构的FPGA所有特点，如高安全性、高可靠性、单芯片、上电即行、非易失性、低功耗等；具有4 Mb的用户可用Flash、1 Kb的内部Flash、108 Kb的RAM；2个PLL最高频率可达350 MHz；支持多种I／O电平标准，其中差分的I／0标准有LVPECL、LVDS、BLVDS、M—LVDS；具有AES、FlashLock加密技术。另外，集成了独特的
- 具有分辨率高达12位、采样率高达600 ksps、30个输入通道、2．56 V内部参考源的A／D转换器；
- 高达30个模拟的输入I／O，可以承受±12 V输入电压，并有10个MOSFET门驱动输出，驱动能力可调；
- 可实现电压、温度、电流检测；
- 片内集成100 MHz、精度为1％的RC振荡器；
- 外部可接32 kHz～20 MHz的晶振；
- 具有可编程的实时计数器(RTC)；
- 片内具有1．5 V稳压源，可提供内核电压，实现睡眠和待机的低功耗模式。
2 实现原理及系统结构
系统采用Fusion开发平台为主控器，在片内嵌入8051软核的方式，对系统进行控制和管理。该系统内部嵌入2个8051软核，有效地将管理、控制和检测分开，其两核之间在内部通过并行I／O通信，使用“仿打印机协议”通信；在一个IP核扩展了MiniISA总线，通过并行总线扩展了32 KB SRAM、LCD接口和82C55接口，实现了打印机控制和红外遥控接收；通过电话模块CR6269A和网络模块ZNE一100T将电话信息和网络信息转成串口数据，对家电进行远程控制；模拟I2C总线接口扩展了PCF8563实时时钟芯片、E2PROM存储器AT24C256芯片以及ZLG7290串行
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3 系统硬件设计
3．1 MiniISA总线扩展板
MiniISA总线扩展板主要用于各种并行总线器件及I2C器件的扩展。其中包括：
82C55并行I／O扩展、LCD接口、ZLG7290串行键盘／显示器接口、PCF8563实时时钟接口、AT24C256接口等。Mi—niISA总线接口如图2所示。
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3．1．1 外设地址选择与分配
系统通过可编程逻辑阵列器件GAL16V8实现基地址的选择与分配。MiniISA总线接口寻址空间为256字节，其中高4位(A4～A7)为板卡基地址，通过4个拨动开关进行基地址的设置；低4位为该ISA板的接口地址，A2、A3用于板上外扩芯片的地址选择，每个外设的寻址空间为4字节。板卡基地址base(高4位)由SA7、SA6、SA5、SA4决定，A3、A2对板卡上外设进行片选，地址分配如表1所列。
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3．2．2板卡资源介绍
(1)82055并行I／O扩展
可编程并行接口82C55是一款具有2个8位(A口和B口)和2个4位(C口高／低4位)并行I／O端口的接口芯片，接口可编程，I／O端口控制功能强。芯片接口地址如表2所列。
该设计中82C55主要用于控制打印机的输入与输出，其接口电路如图3所示。
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(2)汉字微型打印机扩展
汉字微型打印机为针式打印机。如图3所示，打印机数据线与82C55的PA口相接，PA口设置为输出；忙线(BUSY)和选通线(STB)分别与PC7、PCO相接。82C55的PC口高4位I／O口设置为输入，低4位I／O口设置为输出。
(3)串行键盘显示器控制器ZLG7290
ZLG7290是串行I2C总线的一款键盘／显示器控制器，最多可以扩展8×8键盘和64个LED。在MiniISA总线扩展板中将所有接口引出，电路如图4所示，而在本设计中只使用的4×4的键盘，用于界面操作。
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