基于CPLD的RS-232串口通信实现

3 各模块设计
3．1 波特率发生器
串口通信必须要设定波特率，本设计采用的波特率为9 600 bit／s。产生波特率的时钟频率是越高越好，这样才可产生较高且精确的波特率。设计选用50M主频率要产生9600bit／s波特率，每传送一位数据需要5 208．33个时钟周期。取一个最接近的数是5 208，则波特率为9 600．61，其误差约为0．006％，误码率很低可以确保通信正常。
波特率发生器要解决的另一个关键性问题是确保准确地捕获起始位“0”。即时准确地捕获起始位不仅决定通信是否顺畅开始，而且还影响后续的数据采样过程可靠地进行。方案采取了16分频的波特率发生器，即通过对50 M总时钟源分频，得到一个9 600x16 Hz的时钟进行数据传输，这样每16个时钟信号采样1 bit数据。在Rxd数据接收端口接收到从空闲高电平“1”跳变为起始位低电平“0”信号后，连续8个分频周期确认是否是起始位。若是连续的低电平则捕获起始位，自此之后每16个时钟周期读取1 bit数据。这种方法不仅确保了起始位的准确捕获，而且使数据采样点处于了数据的正中央保证了数据的准确。
3．2 接收器
在波特率发生器捕获起始位并启动后，接收器将开始工作。其主要工作是接收每一位数据，将串行数据移位存入缓冲寄存器，并在接收完一字节数据后将数据存入锁存器完成串并转换，同时发出char_ok信号通知逻辑控制模块一个字节的数据已经接收完毕。
接收器的部分程序如下所示：

3．3 逻辑处理模块
逻辑处理模块是模拟UART的决策模块。它主要完成PC机与CPLD的握手、数据处理和数据校验、状态分析与给收发模块提供决策。
PC机要向CPLD发数据时，先向串口发送FF，FF表示PC机要与CPLD建立联系。CPLD收到这个信息后，由逻辑模块的talk信号通知发射模块握手情况，发送器通过串口给PC机反馈信息，DD表示CPLD收到了PC机的要求并同意建立联系，CC表示握手不成功PC机可以再次发出请求。握手成功后，PC机要向CPLD发出命令字符，E1表示写，E2表示读。
随后进入数据接收或发送状态，每个数据包接收完毕后逻辑处理模块进入下一状态——数据校验状态。根据上文提到的本设计的数据校验采用和校验，数据校验完后逻辑处理模块会根据校验结果给出信号check，通知发送模块Txd发送反馈信息给PC机。
逻辑控制模块的部分程序如下所示：