基于CPLD的RS-232串口通信實現

3 各模塊設計
3．1 波特率發生器
串口通信必須要設定波特率，本設計采用的波特率為9 600 bit／s。產生波特率的時鐘頻率是越高越好，這樣才可產生較高且精確的波特率。設計選用50M主頻率要產生9600bit／s波特率，每傳送一位數據需要5 208．33個時鐘周期。取一個最接近的數是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。
波特率發生器要解決的另一個關鍵性問題是確保準確地捕獲起始位“0”。即時準確地捕獲起始位不僅決定通信是否順暢開始，而且還影響后續的數據采樣過程可靠地進行。方案采取了16分頻的波特率發生器，即通過對50 M總時鐘源分頻，得到一個9 600x16 Hz的時鐘進行數據傳輸，這樣每16個時鐘信號采樣1 bit數據。在Rxd數據接收端口接收到從空閑高電平“1”跳變為起始位低電平“0”信號后，連續8個分頻周期確認是否是起始位。若是連續的低電平則捕獲起始位，自此之后每16個時鐘周期讀取1 bit數據。這種方法不僅確保了起始位的準確捕獲，而且使數據采樣點處于了數據的正中央保證了數據的準確。
3．2 接收器
在波特率發生器捕獲起始位并啟動后，接收器將開始工作。其主要工作是接收每一位數據，將串行數據移位存入緩沖寄存器，并在接收完一字節數據后將數據存入鎖存器完成串并轉換，同時發出char_ok信號通知邏輯控制模塊一個字節的數據已經接收完畢。
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機與CPLD的握手、數據處理和數據校驗、狀態分析與給收發模塊提供決策。
PC機要向CPLD發數據時，先向串口發送FF，FF表示PC機要與CPLD建立聯系。CPLD收到這個信息后，由邏輯模塊的talk信號通知發射模塊握手情況，發送器通過串口給PC機反饋信息，DD表示CPLD收到了PC機的要求并同意建立聯系，CC表示握手不成功PC機可以再次發出請求。握手成功后，PC機要向CPLD發出命令字符，E1表示寫，E2表示讀。
隨后進入數據接收或發送狀態，每個數據包接收完畢后邏輯處理模塊進入下一狀態——數據校驗狀態。根據上文提到的本設計的數據校驗采用和校驗，數據校驗完后邏輯處理模塊會根據校驗結果給出信號check，通知發送模塊Txd發送反饋信息給PC機。
邏輯控制模塊的部分程序如下所示：