CPLD器件在单片机控制器中的使用

开关型接口

CPLD器件与外部设备的开关型的输入/输出端，可按图2所示方式连接，构成类似于PLC可编程控制器的开关型接口。有些设计者在a点处插入了整形电路，其实，当CPLD器件与单片机结合时，可借助滤波软件，消除抖动的影响，使得线路简洁。经实际使用，效果很好。

图2　开关型输入/输出接口

在高速采样或利用脉冲信号的竞争现象而工作的场合，CPLD器件比单片机更具有优越性。例如，某型号分条整经机，纱笼直径650～1000mm，需要判别转向。纱笼高速运转时，A，B二路信号的时间差最小约240ns。这样的时间差距，单片机很难处理;有时候又需要操作工人转动纱笼，调整位置，速度往往几乎为零，并可能反复变换方向。

采用CPLD器件，组成如图4所示的判向电路，A路信号从IN05引脚输入，B路信号从IN10引脚输入，方向信号从数据总线的DATA0取出(波形见图5)，传送给单片机。供单片机检出和脉冲计数。

这项应用的难点，不仅在于高速时判别转向，还在于工人转动纱笼时，情况复杂多变。虽说传感器内部配备了斯密特整形电路，当纱笼低速穿越传感器时，拉长跨越门槛电平的时间，会产生一串不稳定的跳变，发生计数错误。

图3　纱笼传感器信号及波形示意图

图4　判向电路

借助单片机的特殊处理程序和CPLD器件中其他逻辑电路，该整经机项目的控制器不论高速还是低速，都能可靠地检出方向和脉冲个数，未发生过错误。

图5　判向电路的仿真波形图

模拟信号接口

模拟信号输入接口

当控制对象不需要高速采样、高速调节时，采用图1控制器方框图中所示的模数转换形式，能够充分发挥CPLD器件逻辑宏单元可编程的长处。V/F转换器把输入的电压信号转为频率信号，供CPLD器件中的计数器(图1中未画出)计数，从而把模拟量转换成数字量。该计数器的字长、进制、模式根据需要可任意编程设定，比使用单片机内的计数器灵活方便。此处不详叙。

当控制对象为高速系统时，可采用并行A/D转换集成电路，这时宜采用并行口控制，可通过单片机或CPLD器件按常规方式对A/D电路的进行。

模拟信号输出接口

输出的调节信号，可采用脉宽调制(PWM)波形加低通滤波器方式，很方便地实现数模转换。PWM频率越高，滤波效果越好，数模转换通道如图6所示。