關鍵詞：可編程；通用數(shù)字開關；ispGDS14

在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關ｉｓｐＧＤＳ１４（ｉｎ ｓｙｓ-ｔｅｍ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｗｉｔｃｈ）是Ｌａｔｔｉｃｅ公司生產(chǎn)的一種在系統(tǒng)可編程ＩＳＰ（Ｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏ-ｇｒａｍｍａｂｉｌｉｔｙ）開關器件。其中ＩＳＰ技術是Ｌａｔｔｉｃｅ公司率先推出的一種新型在線可編程技術，該技術允許對器件、電路板、甚至整個電子系統(tǒng)的邏輯功能隨時進行調(diào)整或重新設計，這種調(diào)整或重新設計可以在產(chǎn)品設計、制造、以及使用的各個階段進行。

在系統(tǒng)可編程數(shù)字開關ｉｓｐＧＤＳ系列器件的出現(xiàn)標志著ＩＳＰ技術已經(jīng)從系統(tǒng)邏輯領域擴展到了系統(tǒng)互連領域。這種ＩＳＰ技術和開關矩陣相結合的產(chǎn)物可在不撥動機械開關或不改變系統(tǒng)硬件的情況下，快速改變或重構印制電路板的連接關系；此外這種高速低功耗的可編程數(shù)字開關器件還具有各種矩陣尺寸和封裝形式，從而增加了系統(tǒng)的靈活性。本文重點介紹在系統(tǒng)可編程邏輯開關器件ｉｓｐＧＤＳ１４的原理結構及開發(fā)應用技術。

１　ｉｓｐＧＤＳ１４器件的結構特點

ｉｓｐＧＤＳ１４器件的陣列密度為７７；系統(tǒng)速度為５０ＭＨｚ；引腳至引腳的最大延遲為７．５ｎｓ；器件采用ＰＤＩＰ或ＰＬＣＣ封裝。在系統(tǒng)編程電源為＋５Ｖ時，無需另接編程高壓。每片ｉｓｐＧＤＳ器件可保證一萬次在系統(tǒng)編程。

１．１ ｉｓｐＧＤＳ１４的引腳功能

ｉｓｐＧＤＳ器件型號尾部的數(shù)字即表示該ＧＤＳ器件的Ｉ／Ｏ端數(shù)。ｉｓｐＧＤＳ１４的引腳圖如圖１所示，各引腳的功能如下：

ＭＯＤＥ：編程方式控制引腳；

ＳＤＩ：串行數(shù)據(jù)輸入引腳；

ＳＤＯ：串行數(shù)據(jù)輸出引腳；

ＳＣＬＫ：時鐘引腳；

Ａ０～Ａ６、Ｂ０～Ｂ６：輸入／輸出引腳。

其中ＭＯＤＥ、ＳＤＩ、ＳＤＯ和ＳＣＬＫ均為編程控制信號。

１．２ ｉｓｐＧＤＳ１４器件的結構原理

ｉｓｐＧＤＳ１４的基本結構如圖２所示。圖中的左邊及下邊外圍方框是Ｉ／Ｏ單元；中間是可編程開關矩陣；右邊是編程控制電路，它通過電纜與計算機連接可完成對開關矩陣的編程操作?？删幊涕_關矩陣的每一個交叉點都是可編程點，通過編程控制可以將不同的Ｉ／Ｏ單元相互連接起來。

ｉｓｐＧＤＳ１４器件的Ｉ／Ｏ單元如圖３所示。如果定義該Ｉ／Ｏ引腳為輸入端，則編程開關Ｓ閉合，信號從該引腳直接輸入到開關矩陣，并經(jīng)過開關矩陣編程與另一個Ｉ／Ｏ單元連接并輸出；反之，若該Ｉ／Ｏ引腳定義為輸出端，則編程開關Ｓ打開，此時來自另一個Ｉ／Ｏ單元的信號經(jīng)開關矩陣送入該單元，然后經(jīng)過驅(qū)動器將信號送入可編程四選一數(shù)據(jù)選擇器?？删幊虜?shù)據(jù)選擇器由編程信號Ｃ２、Ｃ１控制，可分別選擇該信號的原變量、反變量、電源或地輸出?最后再將四選一輸出的信號經(jīng)可編程三態(tài)控制門送Ｉ／Ｏ引腳輸出?？删幊炭刂贫耍茫啊ⅲ茫?、Ｃ２的控制方式如圖４所示。

２ ｉｓｐＧＤＳ１４器件的編程方法

通過對ｉｓｐＧＤＳ１４的編程，不但可以任意改變外部信號與ｉｓｐＬＳＩ引腳之間的相互連接關系，還可以隨時進行重新組合以真正實現(xiàn)在系統(tǒng)編程功能。下面通過實例介紹ｉｓｐＧＤＳ１４的編程方法。

圖５是由ｉｓｐＧＤＳ１４可編程開關陣列為系統(tǒng)提供豐富的時鐘輸入和鍵控功能的電路連接圖。

２．１ 建立ＧＤＳ源文件

當使用ｉｓｐＧＤＳ１４器件進行設計時，首先應在文本編輯器中建立ｉｓｐＧＤＳ設計源文件，該文件名的后綴為“．ｇｄｓ”。ｉｓｐＧＤＳ的設計源文件語法非常簡單，主要格式如下：

標題行：ＴＩＴＬＥ＝′字符串′；

說明行：以雙引號開始，雙引號或換行符結束；

定義器件：ＤＥＶＩＣＥ＝器件名；

定義管腳：ＰＩＮ輸出管腳標識符＝ＰＩＮ輸入管腳標識符；

對應于圖５電路的ｉｓｐＧＤＳ設計源文件如下：

ＴＩＴＬＥ＝′ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｂｏａｒｄ′

ＤＥＶＩＣＥ＝ｉｓｐＧＤＳ１４

＂Ｂ０ＣＬＫ＝６４Ｈｚ

ＰＩＮ １９＝ＰＩＮ ２０

＂ＣＬＯＣＫ ＳＥＬＥＣＴ ＣＯＤＥ＝５Ｈ＝１０１Ｂ

ＰＩＮ １＝Ｈ

ＰＩＮ ２＝Ｌ

ＰＩＮ ３＝Ｈ

＂ ＫＥＹ１ ＫＥＹ２ ＫＥＹ３ ＫＥＹ４

ＰＩＮ １２＝ＰＩＮ ６

ＰＩＮ １３＝ＰＩＮ ８

ＰＩＮ １６＝ＰＩＮ ９

ＰＩＮ １８＝ＰＩＮ １０

以上文件中，第一行為標題行；第二行為器件名稱；雙引號開始是說明語句，并以換行符結束；其它行是管腳定義。例如：ＰＩＮ １８ ＝ ＰＩＮ １０ 的含義是將１０管腳與１８管腳相連，其中１８管腳是輸出端，１０管腳是輸入端。而ＰＩＮ １＝Ｈ的含義則是將２０管腳固定為高電平。

２．２ ＧＤＳ文件編譯

用ＧＤＳ開發(fā)軟件對ＧＤＳ設計的源文件進行編譯，編譯通過后將生成后綴為“．ＪＥＤ”的熔絲圖文件。當ＧＤＳ開發(fā)軟件在ＤＯＳ環(huán)境下運行時，其操作方法如下：

（１）進入ＧＤＳ開發(fā)軟件所在目錄；

（２）執(zhí)行ＧＤＳ的可執(zhí)行文件ＧＤＳＭ，命令格式為：

Ｃ：＼ＧＤＳ＞ＧＤＳＭ ＃文件名 ＜回車＞

注意，此時文件名不帶后綴。生成的“．ＪＥＤ”文件與ＧＤＳ源文件同名，但后綴不同。

２．３ ＧＤＳ下載編程

當“．ｇｄｓ”源文件和“．ＪＥＤ”熔絲圖文件建立或生成之后，便可以用Ｌａｔｔｉｃｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＩＤＣＤ下載軟件將已產(chǎn)生的ＪＥＤＥＣ文件下載到ｉｓｐＧＤＳ芯片中。

３　結束語

采用ｉｓｐＧＤＳ系列器件進行系統(tǒng)設計時?用戶在不實際移動電路板插件或撥動ＤＩＰ開關的情況下，用軟件控制方式改變硬件配置，從而可有效地利用電路板空間降低費用，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性，縮短了設計周期。