[发明专利]一种与16位微处理器应用系统连接的计数器IP核及其实现计数器计数控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种与16位微处理器应用系统连接的计数器IP核及其实现计数器计数控制的方法，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计数器IP核及其实现计数器计数控制的方法。

背景技术

在大规模计数控制或其它需要应用众多计数器的16位微处理器应用系统中，将使用大量的计数器，扩展计数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计数器的计数值作为基准计数值，采用计数中断方式编程，设置基准计数值的倍数变量，该计数值倍数变量也是扩展计数器的标识变量，编程方法主要有2种，第1种方法是执行一次计数器中断服务函数计数值倍数变量加1，并与设置的基准计数值的倍数值比较，如果计数值倍数变量已达到设置的基准计数值的倍数值，对计数值倍数变量清0，然后执行该扩展计数器计数值溢出的程序；或专门设置一个扩展计数器的标识变量，当计数值倍数变量已达到设置的基准计数值的倍数值时，对计数值倍数变量清0，置1计数器的标识变量，在主函数的程序中判断该计数器的标识变量是否为“1”，如果是，则清0该计数器的标识变量，执行一次该扩展计数器计数值溢出的处理函数；第二种方式是微处理器与计数器扩展芯片连接扩展16位计数器；

以上二种实现方式存在如下不足之处：

1．应用基准计数器的计数中断方法，CPU响应和退出基准计数器中断服务程序占用CPU运行时间；基准计数值越小，计数器系统需要扩展的计数器越多，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；

2．第二种方式采用微处理器外扩专用计数器芯片，所需的计数器越多，外扩专用计数器芯片就越多，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计数，其每个计数器用独立的硬件电路实现；采用这种方式实现计数功能，所需的计数器越多，电路规模就越大，且维护工作量大。

发明内容

本发明的目的在于充分应用FPGA的并行处理功能，提供一种基于FPGA的与16位微处理器应用系统连接的计数器IP核及其实现计数器计数控制的方法，计数器IP核内部有15个16位计数器，也可以应用14个16位计数器设置成为7个32位计数器，每个16位计数器或32位计数器能够输出溢出信号，能够编程设置门控信号控制计数器的工作，计数器的工作模式，选择十六种计数输入脉冲的滤波参数，该计数器IP核只需要经过初始化编程的一条命令设置每个计数器的工作运行方式，计数时间到产生计数溢出信号时，计数器IP核能够自动重新装载计数参数；计数过程不占用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位计数器或1个16位计数器和7个32位计数器的计数与计数控制等优点，以克服已有计数方式实现技术所存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种与16位微处理器应用系统连接的计数器IP核，其特征在于：该计数器IP核包括数据输入输出与命令字分解存储控制模块，脉冲200分频器，计数处理控制模块，计数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、计数处理控制模块、计数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200分频器还与16位微处理器应用系统和计数处理控制模块连接；

所述计数处理控制模块还与16位微处理器应用系统、计数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计数器或计数器命令字的地址，获得计数器运行的工作模式分频倍数编码命令字，状态控制命令字，16位计数器或32位计数器的计数参数，并按照计数参数、计数器编号、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计数器参数信号；如果读信号有效向16位微处理器应用系统传输计数器实时计数值；

所述脉冲200分频器对16位微处理器应用系统的时钟脉冲进行分频，其输出作为计数处理控制模块的计数器计数控制操作的滤波基准时钟脉冲；