基于CPLD的RS-232串口通信實(shí)現(xiàn)

3 各模塊設(shè)計(jì)
3．1 波特率發(fā)生器
串口通信必須要設(shè)定波特率，本設(shè)計(jì)采用的波特率為9 600 bit／s。產(chǎn)生波特率的時(shí)鐘頻率是越高越好，這樣才可產(chǎn)生較高且精確的波特率。設(shè)計(jì)選用50M主頻率要產(chǎn)生9600bit／s波特率，每傳送一位數(shù)據(jù)需要5 208．33個(gè)時(shí)鐘周期。取一個(gè)最接近的數(shù)是5 208，則波特率為9 600．61，其誤差約為0．006％，誤碼率很低可以確保通信正常。
波特率發(fā)生器要解決的另一個(gè)關(guān)鍵性問題是確保準(zhǔn)確地捕獲起始位“0”。即時(shí)準(zhǔn)確地捕獲起始位不僅決定通信是否順暢開始，而且還影響后續(xù)的數(shù)據(jù)采樣過程可靠地進(jìn)行。方案采取了16分頻的波特率發(fā)生器，即通過對(duì)50 M總時(shí)鐘源分頻，得到一個(gè)9 600x16 Hz的時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣每16個(gè)時(shí)鐘信號(hào)采樣1 bit數(shù)據(jù)。在Rxd數(shù)據(jù)接收端口接收到從空閑高電平“1”跳變?yōu)槠鹗嘉坏碗娖?ldquo;0”信號(hào)后，連續(xù)8個(gè)分頻周期確認(rèn)是否是起始位。若是連續(xù)的低電平則捕獲起始位，自此之后每16個(gè)時(shí)鐘周期讀取1 bit數(shù)據(jù)。這種方法不僅確保了起始位的準(zhǔn)確捕獲，而且使數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)處于了數(shù)據(jù)的正中央保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
3．2 接收器
在波特率發(fā)生器捕獲起始位并啟動(dòng)后，接收器將開始工作。其主要工作是接收每一位數(shù)據(jù)，將串行數(shù)據(jù)移位存入緩沖寄存器，并在接收完一字節(jié)數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)存入鎖存器完成串并轉(zhuǎn)換，同時(shí)發(fā)出char_ok信號(hào)通知邏輯控制模塊一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢。
接收器的部分程序如下所示：

3．3 邏輯處理模塊
邏輯處理模塊是模擬UART的決策模塊。它主要完成PC機(jī)與CPLD的握手、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)校驗(yàn)、狀態(tài)分析與給收發(fā)模塊提供決策。
PC機(jī)要向CPLD發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，先向串口發(fā)送FF，F(xiàn)F表示PC機(jī)要與CPLD建立聯(lián)系。CPLD收到這個(gè)信息后，由邏輯模塊的talk信號(hào)通知發(fā)射模塊握手情況，發(fā)送器通過串口給PC機(jī)反饋信息，DD表示CPLD收到了PC機(jī)的要求并同意建立聯(lián)系，CC表示握手不成功PC機(jī)可以再次發(fā)出請(qǐng)求。握手成功后，PC機(jī)要向CPLD發(fā)出命令字符，E1表示寫，E2表示讀。
隨后進(jìn)入數(shù)據(jù)接收或發(fā)送狀態(tài)，每個(gè)數(shù)據(jù)包接收完畢后邏輯處理模塊進(jìn)入下一狀態(tài)——數(shù)據(jù)校驗(yàn)狀態(tài)。根據(jù)上文提到的本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用和校驗(yàn)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)完后邏輯處理模塊會(huì)根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果給出信號(hào)check，通知發(fā)送模塊Txd發(fā)送反饋信息給PC機(jī)。
邏輯控制模塊的部分程序如下所示：