Implementacja kontrolera SPI/PPI w układzie CPLD dla zastosowań z mikrokomputerem Raspberry PI

• Autorzy: Arnold K. , Michalak S.

Warianty tytułu

PL

Implementation of the SPI/PPI controller in a CPLD structure for the systems with a Raspberry PI microcomputer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wskazano potrzebę rozszerzania portów równoległych w systemach z komputerem Raspberry PI. Przedstawiono możliwości programowalnych układów peryferyjnych (PPI). Zaproponowano rozwiązanie problemu komunikacji komputera Raspberry z układami peryferyjnymi, polegające na wprowadzeniu kontrolera układów PPI, wyposażonego w interfejs SPI. Przedstawiono koncepcję integracji modułu SPI, dekodera adresów układów PPI i enkodera przerwań w strukturze CPLD. Zaprezentowano wyniki implementacji logiki kontrolera w układzie CPLD.

EN

In this paper the necessity of increasing parallel I/O lines in a microprocessor system based on the Raspberry PI, a very popular small educational microcomputer, is described. The possibility of increasing parallel inputs and outputs with a programmable peripheral interface (PPI), and also hardware architecture of 82C55A is presented (Fig. 1). The cooperation rules between the central unit and PPI devices are given. The general block diagrams of the system with the Raspberry PI and the implemented PPI controller, with parallel and serial (SPI) interface, are shown and discussed (Fig. 2). An effective solution of communication between Raspberry PI and 82C55A PPI devices, using an external programmable controller with a simplified SPI, is suggested. The SPI/PPI controller takes over the duties of controlling the modes of 82C55A PPI devices, relieves the central unit and decreases the usage of I/O lines. The instruction sequences are composed of two bytes, the higher one includes codes for creating control signals for the controller and read/write cycles for 82C55A devices, the lower includes the data. The address and data words are written with the confirmation signal /STR (Fig. 3). The controller is responsible for PPI addressing and also takes over the tasks of decoding and receiving interrupts. This version of a controller was implemented in the XC9572XL (Xilinx) device, so we had additionally I/Os fully 5V (CMOS, TTL) tolerant, even though the core power supply of the Raspberry PI and its I/O lines were 3.3 volts. The Behavioral and Post-Fit Simulations results are shown (Figs. 4,5 and 6).

Słowa kluczowe

PL

Raspberry Pi; podsystem transmisji równoległej; kontroler magistrali; układy CPLD

EN

Raspberry Pi; PPI subsystem; bus controller; CPLD

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 7
• Strony: 462--464
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Arnold K.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji, ul. Polanka 3, 60-965 Poznań

autor

Michalak S.

• Politechnika Poznańska, Wydział Elektroniki i Telekomunikacji, ul. Polanka 3, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Upton E., Halfacree G.: Meet the Raspberry Pi. Wiley, 2012.
• [2] Mitchell G.: The Raspberry Pi single-board computer will revolutionise computer science teaching. Engineering Technology, vol. 7, no. 3, p. 26, 2012.
• [3] Johnson, G.D., Krusienski, D.J.: A low-cost configurable multichannel cortical stimulator prototype. NER’2013, 6th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering, November, 2013, p. 641-644.
• [4] Bizony P.: The Raspberry Pi single-board computer won’t revolutionise computer science teaching. Engineering Technology, vol. 7, no. 3, p. 27, 2012.
• [5] Arnold K., Michalak S.: Kontroler CPLD dla magistrali zewnętrznej mikrokomputera Raspberry PI. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 59, nr 8/2013, s.766-768.
• [6] BCM 2835 ARM Peripheral. Product Specification, Broadcom Europe Ltd. 2012.
• [7] 82C55A Data Sheet FN2969.10. Intersil 2006.
• [8] Microperipheral MegaCore Function. Data Book, Altera 1997.
• [9] Jamro E., Wielgosz M., Cioch W., Bieniasz S.: Efektywna komunikacja ARM-FPGA z użyciem interfejsu SPI. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 57, nr 8/2011, s.874-876.
• [10] Arnold K., Michalak S.: Programowalny kontroler mikroprocesorowych układów transmisji równoległej z interfejsem SPI. Pomiary Automatyka Kontrola, vol.59, nr 8/2013, s.803-805.
• [11] XC9572XL High Performance CPLD. Product Specification. Xilinx 2007.