一、硬件电路设计

本文选用CPLD 是ALTERA 公司的EPM240T100，结合MAX232 接口芯片进行串口通信设计，框图如下图1 所示。

图1 CPLD串口通信模块硬件设计

二、VHDL程序模块设计及描述

使用VHDL 对CPLD 进行编程，设计3 个模块，波特率发生模块，接收器，发送器。

1. 波特率发生模块

波特率发生器实际是一个分频器，如前所述，本文设计的波特率为19.2kb/ 秒，设计使用的时钟频率为10MHz，所以计数器进行计数时计数到260进行翻转。

程序如下(关键部分保留，非必要部分用……代替)：

……

ENTITY uart IS

GENERIC(d_len:INTEGER:=8);

PORT (

f10MHz:IN STD_LOGIC;-- 系统时钟

reset:IN STD_LOGIC;-- 复位信号

rxd:IN STD_LOGIC; -- 串行接收

txd:OUT STD_LOGIC;-- 串行发送

);

END uart;

ARCHITECTURE behav of uart IS

……

BEGIN

rxds<=rxd;

PROCESS(f10MHz,reset)

-- 设置波特率发生器 19200kb/s

VARIABLE clk19200hz: STD_LOGIC;

VARIABLE count:INTEGER RANGE 0 TO 260;

BEGIN

IF reset='0' THEN

count:=0;

clk19200hz:='0';

ELSIF f10MHz'EVENT AND f10MHz='1' THEN

IF count=260 THEN

count:=0;clk19200hz:= NOT clk19200hz;

ELSE

count:=count+1;

END IF;

END IF;

baud_rate<=clk19200hz;

END PROCESS;

发送部分采用状态机t_state 进行编程，共设两个值：t-start 和t_shift，分别表示发送开始以及发送保持状态。复位键按下时设置到t-start 状态，并将发送数据位设为“1”， 发送的数据位数计数为0，在t-start 状态，状态机将处于这一个状态并等待波特率计数信号的电平上升沿到来。上升沿到来时，依据t_state 状态的不同值做不同处理，如果是t-start 开始状态则先读待发送的数据，并发送开始位“0”，然后将状态转到发送保持t_shift 状态，在发送保持t_shift 状态，不断判断发送的数据位数是否满8 位，如果满了则回归t-start 状态，否则继续发送，保持在t_shift 状态，为避免干扰将其余情况下的状态自动跳转到t-start 状态。程序如下：

PROCESS(baud_rate,reset,data)

-- 数据发送部分

VARIABLE t_no:INTEGER RANGE 0 TO 8;

-- 发送的数据各位的位序号