虽然UDB在PLD和数据通路两个子系统都有很多特色,但广泛的数字路由让它们如虎添翼。信号可以在PLD和数据通路之间路由,遍及整个UDB和器件的其它地方,形成了复杂的数字系统互连(DSI)结构。
实例
本例中,用一个UDB数据通路来创建一个带重载(reload)功能的8位数字计数器。为了实现这点,连接一个状态条件回到控制存贮SRAM地址线,如图5所示。
图5:用UDB数据通路创建带重载功能的计数器。
在这个设计中,A0是计数寄存器,D0是重载寄存器。需要两个函数,一个用来递减计数,一个从周期寄存器重载计数器;这些函数在控制储存RAM里预载了。
逻辑如下:当A0不为0时,状态输出将会变低,在地址0会执行递减操作。当A0为0时,状态输出将为高,在地址1会执行重载操作。
所有操作都发生在时钟输入的上升沿,可以记录时钟沿数量。时钟输入可以来自各种时钟源。状态输出可以通过DSI路由,包括到DMA和中断请求输入。使用数据通路链和掩码模块,该计数器的大小可以是任何位数,不受限于8的倍数。
图5所示为减法计数器。它可以很容易的转换成加法计数器,可以通过使用不同的状态输出(A0= =D0)和控制存储SRAM里的不同函数:A0=A0+1和A0=A0A0。异或任何值的结果永远为0。
通过使用PLD这个简单的设计可以创造更复杂的应用。以一个红绿灯控制器为例,红绿灯控制器周期由绿、黄、红三种状态构成,因此需要一个状态机。每个状态变化到下一个状态之前会持续一定时间,所以必需有一个计数器。为了简单起见,假设“绿灯”时间和“红灯”是相同,但“黄灯”时间不同。
只需要使用3个数据通路寄存器(假设为8位计数值)就可以实现这个时序结构。A0为计数寄存器,D0为“绿”和“红”状态保持计数器重载值,D1为“黄”状态保持计数器重载值。模块框图如图6显示。
图6:采用UDB PLD和数据通路构建的红绿灯控制器框图
要保存在控制存储RAM里的操作是:
A0 = A0 - 1 // 计数
A0 = D0 // 重载“绿”或“红”
// 计数值
A0 = D1 //重载“黄”值
状态机在PLD里实现。数据通路条件输出反馈到PLD,以表明需要改变状态了。PLD也有这样的逻辑,根据当前的状态和从数据通路反馈的信号,控制执行哪个数据通路操作和哪个灯要点亮。
超越基础
红绿灯控制器是一种简单的应用类型,通常使用CPU编程。然而,我们已经看到,除了初始化代码,这个功能可以完全和CPU没关系而可以由智能的可配置外设完成。这个功能可以很容易地扩展以支持附加需求,例如转换信号、行人行走信号、车辆检测传感器、流量/紧急事件转发器。