基于CPLD的RS-232串口通信实现

　　CPLD（Complex Programable Logic Device）是一种复杂的用户可编程逻辑器件。采用连续连接结构，延时可预测，从而使电路仿真更加准确。CPLD是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。开发工具Quartus II、ISE等功能强大，编程语言灵活多样，使设计开发缩短了周期。

　　随着嵌入式的发展，对数据的传输和人机交互通信的要求越来越高。而串口通信因其资源消耗少、技术成熟而被广泛应用。系统中上位机与嵌入式芯片之间的交互通信可以通过专用集成芯片作为外设RS-232异步串行接口，如TI、EXAR、EPIC公司的550、452等系列UAWT集成电路，或在拥有Nios系统的FPGA上可以方便地嵌入UART模块。但是在设计中用户会提出自己的要求，如：数据加密或只使用UART部分功能等，即要求更灵活的UART.而且有时CPLD资源剩余，出于成本考虑也会要求设计一种模拟的UART.对于上述的两种情况，就可以在CPLD其丰富的资源上制作一款UART，实现PC机与嵌入式系统之间的数据交换。

　　1 串口通信协议

　　1.1 UART简介

　　通用异步收发器（Universal AsynchrONous Receiver Transmitter，UART）。异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小。具有相关工业标准提供的标准的接口电平规范等优点，在工业控制领域被广泛采用。

　　异步通信一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。

　　本设计基于RS-232的数据帧结构，设置数据帧结构如图1所示：1 bit起始位，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。每帧实质上传送1 Byte数据。

　　1.2 自定义数据包格式

　　多个上文所描述的帧就可以组成一个数据包。串口通信是在RS-232数据帧结构的基础上定义的，传输以数据包为单位进行。包结构如图2所示。

　　本文采用和校验的结构，一个数据包包含15 Byte.其中第1个字节是数据包头即握手字符。第2字节为控制字符，EE代表写命令，DD代表读命令。第3至第14为可利用数据。第15字节作为校验字符，理论上应等于这个数据包中数据字符串之和的后8bit.