一种与16位微处理器应用系统连接的定时器IP核及其实现定时器定时控制的方法技术方案

一种与16位微处理器应用系统连接的定时器IP核，包括数据输入输出与命令字分解存储控制模块，脉冲50分频器，定时处理控制模块，定时器溢出标志控制模块和输入门控选择控制模块；本发明专利技术应用FPGA设计定时器IP核硬连接控制电路，定时器IP核有15个16位定时器，其中14个能够组成7个32位定时器，一个命令字设置一个定时器的工作模式，定时基准时钟分频倍数，工作状态控制；本发明专利技术除16位微处理器对定时器进行功能和状态设置、定时参数传输、读定时当前值操作之外，不占用16位微处理器程序执行时间；每个16位/32位定时器具有自动重新装载定时参数功能，提高了定时精度；能够满足数量众多定时器定时与定时控制系统的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种与16位微处理器应用系统连接的定时器IP核及其实现定时器定 时控制的方法，尤其涉及一种基于FPGA并行处理的特点，应用FPGA设计硬连接电路组成的 能够与16位微处理器应用系统连接的定时器IP核及其实现定时器定时控制的方法。
技术介绍
在大规模时间顺序控制或其它需要应用众多定时器的16位微处理器应用系统 中，将使用大量的定时器，扩展定时器个数有三种实现方式：第一种方式是应用微处理器中 的一个定时器的定时时间作为基准时间，采用定时中断方式编程，设置定时倍数变量，该定 时倍数变量也是扩展定时器的标识变量，编程方法主要有2种，第1种方法是执行一次基准 定时器中断服务函数定时倍数变量加1，并与设置的基准定时倍数值比较，如果定时倍数变 量已达到设置的基准定时倍数值，对定时倍数变量清〇,然后执行该扩展定时器定时时间到 的程序；或专门设置一个扩展定时器的标识变量，当定时倍数变量已达到设置的基准定时 倍数值时，对定时倍数变量清〇,置1定时器的标识变量，在主函数的程序中判断该定时器 的标识变量是否为" 1"，如果是，则清〇该定时器的标识变量，执行一次该扩展定时器定时 时间到的处理函数；第二种方式是微处理器与定时器扩展芯片连接； 以上二种实现方式存在如下不足之处： 1. 应用基准定时器的定时中断方法，CPU响应和退出基准定时器中断服务程序占用 CPU运行时间；定时基准时间越小，比如lms，定时器系统需要扩展的定时器越多，将占用 CPU运行时间越长，对其它程序模块的执行速度产生严重的影响，定时精度不高； 2. 第二种方式采用微处理器外扩专用定时器芯片，所需的定时器越多，外扩专用定时 器芯片就越多，16位微处理器应用系统的电路规模就越大； 第三种方式是采用不可编程的硬件定时，其每个定时器用独立的硬件电路实现；采用 这种方式实现定时功能，所需的定时器越多，电路规模就越大，且维护工作量大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于充分应用FPGA的并行处理功能，提供一种与16位微处理器应 用系统连接的基于FPGA的定时器IP核及其实现定时器定时控制的方法，定时器IP核内部 有15个16位定时器，也可以应用14个16位定时器设置成为7个32位定时器，每个16位 定时器或32位定时器输出溢出信号，能够编程设置门控信号控制定时器的工作，定时器的 工作模式，选择十六种定时的分频倍数，该定时器IP核具有定时精度高、只需要经过初始 化编程的一条命令设置每个定时器的工作运行方式，定时时间到产生定时溢出信号时，定 时器IP核能够自动重新装载定时参数；定时过程不占用16位微处理器程序执行的时间，能 够实现对数量多达15个16位定时器或1个16位定时器和7个32位定时器的定时与定时 控制等优点，以克服已有定时方式实现技术所存在的不足。 为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是：一种与16位微处理器应用系统 连接的定时器IP核，该定时器IP核包括数据输入输出与命令字分解存储控制模块，脉冲50 分频器，定时处理控制模块，定时器溢出标志控制模块，输入门控选择控制模块； 所述数据输入输出与命令字分解存储控制模块与16位微处理器应用系统、定时处理 控制模块、定时器溢出标志控制模块和输入门控选择控制模块连接； 所述脉冲50分频器还与16位微处理器应用系统和定时处理控制模块连接； 所述定时处理控制模块还与16位微处理器应用系统、定时器溢出标志控制模块和输 入门控选择控制模块连接； 所述数据输入输出与命令字分解存储控制模块在输入的片选信号为低电平的条件下， 如果写信号有效，按照16位微处理器应用系统给定的定时器或定时器命令字的地址，获得 定时器命令字，16位定时器或32位定时器的定时参数，并按照定时器命令字分解成为定时 参数、定时器编号、工作模式分频倍数编码和状态控制分别予以存储和输出，还输出写工作 模式分频倍数编码信号、写状态控制信号和写定时器参数信号；如果读信号有效向16位微 处理器应用系统传输定时器实时定时值； 所述脉冲50分频器对16位微处理器应用系统的时钟脉冲进行分频，其输出作为定时 处理控制模块的定时器定时控制操作的基准时钟脉冲； 所述定时处理控制模块按照数据输入输出与命令字分解存储控制模块输出的定时器 编号，在写工作模式分频倍数编码信号和写状态控制信号的作用下，存储该定时器的工作 模式分频倍数编码值，状态控制；在写定时器参数信号的作用下，存储定时器的定时参数； 所述定时处理控制模块定时器IP核外部输入的时钟脉冲CLKII控制定时处理控制模块的 运行，按照脉冲50分频器输出的一个基准时钟脉冲周期完成所有定时器的一次定时处理， 包括每个定时器的状态控制处理，工作模式的判断处理，按照已启动定时的每个16位/32 位定时器设置的基准时钟倍数值对每个16位/32位定时器的实时定时参数值进行加1操 作，产生溢出时，对实时定时参数值自动重装载定时参数，并输出溢出标志信号；在数据输 入输出与命令字分解存储控制模块输入的片选信号为低电平的条件下，如果读信号有效， 按照16位微处理器应用系统给定的定时器的地址，直接读出该定时器的实时定时参数值 经数据输入输出与命令字分解存储控制模块传输到16位微处理器应用系统的数据总线， 一次能够读出16位定时器的实时定时参数，32位定时器的实时定时参数需要分时二次予 以读出；在16位微处理器应用系统输出的复位信号作用下，停止所有定时器的定时操作； 所述定时器溢出标志控制模块输出16位/32位定时器的高电平为有效的溢出信号；定 时处理控制模块输出的16位定时器的溢出信号由低电平变换为高电平时，存储该定时器 溢出标志为高电平；如果该定时器溢出标志为高电平，清溢出标志由高电平转换为低电平， 存储该定时器溢出标志为低电平；在写工作模式分频倍数编码信号的作用下，定时器溢出 标志控制模块按照寄存器编号存储32位定时器工作模式的信息，封锁该32位定时器低16 位的溢出信息保持为低电平； 所述输入门控选择控制模块在写工作模式分频倍数编码命令字信号作用下，按照定时 器编号存储该定时器的工作模式，根据该定时器工作模式所确定的门控功能要求和输入的 门控电平，控制输入门控选择控制模块输出的门控信号。 其进一步技术方案是：所述数据输入输出与命令字分解存储控制模块包括16位 双向数据选通三态门组，读写信号控制模块，定时参数寄存器，定时器编号寄存器，工作模 式分频倍数编码寄存器，状态控制寄存器； 所述16位双向数据选通三态门组分别与16位微处理器应用系统、读写信号控制模块、 定时参数寄存器、定时器编号寄存器，工作模式分频倍数编码寄存器，状态控制寄存器和定 时处理控制模块连接； 所述读写信号控制模块还与16位微处理器应用系统、定时参数寄存器、定时器编号寄 存器，工作模式分频倍数编码寄存器，状态控制寄存器、定时处理控制模块、定时器溢出标 志控制模块和输入门控选择控制模块连接； 所述定时参数寄存器还与定时处理控制模块连接； 所述定时器编号寄存器还与16位微处理器应用系统、定时处理控制模块、定时器溢出 标志控制模块和输入门控选择控制模块连接； 所述工作模式分频倍数编码寄存器还与16位微处理器应用系统、定时处理控制模块、 定时器溢出标志控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与16位微处理器应用系统连接的定时器IP核，其特征在于：该定时器IP核包括数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ），脉冲50分频器（Ⅲ），定时处理控制模块（Ⅳ），定时器溢出标志控制模块（Ⅴ），输入门控选择控制模块（Ⅵ）；所述数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ）与16位微处理器应用系统（Ⅰ）、定时处理控制模块（Ⅳ）、定时器溢出标志控制模块（Ⅴ）和输入门控选择控制模块（Ⅵ）连接；所述脉冲50分频器（Ⅲ）还与16位微处理器应用系统（Ⅰ）和定时处理控制模块（Ⅳ）连接；所述定时处理控制模块（Ⅳ）还与16位微处理器应用系统（Ⅰ）、定时器溢出标志控制模块（Ⅴ）和输入门控选择控制模块（Ⅵ）连接；所述数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ）在输入的片选信号为低电平的条件下，如果写信号有效，按照16位微处理器应用系统（Ⅰ）给定的定时器或定时器命令字的地址，获得定时器命令字，16位定时器或32位定时器的定时参数，并按照定时器命令字分解成为定时参数、定时器编号、工作模式分频倍数编码和状态控制分别予以存储和输出，还输出写工作模式分频倍数编码信号、写状态控制信号和写定时器参数信号；如果读信号有效向16位微处理器应用系统（Ⅰ）传输定时器实时定时值；所述脉冲50分频器（Ⅲ）对16位微处理器应用系统（Ⅰ）的时钟脉冲进行分频，其输出作为定时处理控制模块（Ⅳ）的定时器定时控制操作的基准时钟脉冲；所述定时处理控制模块（Ⅳ）按照数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ）输出的定时器编号，在写工作模式分频倍数编码信号和写状态控制信号的作用下，存储该定时器的工作模式分频倍数编码值，状态控制；在写定时器参数信号的作用下，存储定时器的定时参数；所述定时处理控制模块（Ⅳ）定时器IP核外部输入的时钟脉冲CLKⅡ控制定时处理控制模块（Ⅳ）的运行，按照脉冲50分频器（Ⅲ）输出的一个基准时钟脉冲周期完成所有定时器的一次定时处理，包括每个定时器的状态控制处理，工作模式的判断处理，按照已启动定时的每个16位/32位定时器设置的基准时钟倍数值对每个16位/32位定时器的实时定时参数值进行加1操作，产生溢出时，对实时定时参数值自动重装载定时参数，并输出溢出标志信号；在数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ）输入的片选信号为低电平的条件下，如果读信号有效，按照16位微处理器应用系统（Ⅰ）给定的定时器的地址，直接读出该定时器的实时定时参数值经数据输入输出与命令字分解存储控制模块（Ⅱ）传输到16位微处理器应用系统（Ⅰ）的数据总线，一次能够读出16位定时器的实时定时参数，32位定时器的实时定时参数需要分时二次予以读出；在16位微处理器应用系统（Ⅰ）输出的复位信号作用下，停止所有定时器的定时操作；所述定时器溢出标志控制模块（Ⅴ）输出16位/32位定时器的高电平为有效的溢出信号；定时处理控制模块（Ⅳ）输出的16位定时器的溢出信号由低电平变换为高电平时，存储该定时器溢出标志为高电平；如果该定时器溢出标志为高电平，清溢出标志由高电平转换为低电平，存储该定时器溢出标志为低电平；在写工作模式分频倍数编码信号的作用下，定时器溢出标志控制模块（Ⅴ）按照寄存器编号存储32位定时器工作模式的信息，封锁该32位定时器低16位的溢出信息保持为低电平；所述输入门控选择控制模块（Ⅵ）在写工作模式分频倍数编码命令字信号作用下，按照定时器编号存储该定时器的工作模式，根据该定时器工作模式所确定的门控功能要求和输入的门控电平，控制输入门控选择控制模块（Ⅵ）输出的门控信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘绍明，蔡启仲，李克俭，柯宝中，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45