SCI串行通信接口的VHDL实现及应用

内容摘要: 可编程逻辑器件（PLD）是20世纪70年代发展起来的一种新的集成器件，是目前数字系统设计的主要硬件基础。采用可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能，是一种基于芯片的设计方法。灵活的内部功能组合和引出端的定义，可以大大减轻电路设计和电路板设计的工作量和难度。 本设计用复杂可编程逻辑器件实现微机通用串行接口。在微机系统中常用的可编程串行接口芯片有8250、8251、NS16450等。根据设计任务，用可编程逻辑器件实现了典型的串行接口的基本功能，如波特率的产生、数据的发送和接收。通过仿真说明验证了设计的正确性。 关键词：串行通信? 接口? 通用异步收发器? 可编程器件? 编程 v:* {behavior:url(#default#VML);} o:* {behavior:url(#default#VML);} w:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} 可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是20世纪70年代发展起来的一种新的集成器件，是目前数字系统设计的主要硬件基础。采用可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能，是一种基于芯片的设计方法。设计者根据需要定义器件的内部逻辑和功能，将电路板设计的大部分工作放在芯片的设计中进行，通过对芯片设计实现数字系统的逻辑功能。灵活的内部功能组合和引出端的定义等，可大大减轻电路设计和电路板设计的工作量和难度，有效地增强设计的灵活性，提高工作效率。同时采用可编程逻辑，设计阶段可以反复编程、修改错误，以期尽快开发产品，迅速占领市场。 进入20世纪90年代后，电子设计自动化（EDA）技术的发展和普及给数字系统的设计带来了革命性的变化。基于EDA技术的发展，CPLD/PFGA与其他MCU相比，其优点越来越明显。PLD/FPGA产品采用先进的JTAG-ISP和在系统配制编程，这种编程方式可轻易地实现红外线编程、超声编程或无线编程，或通过电话线远程编程，编程方式简便、先进。这些功能在工控、智能仪表、通信和军事上有特别用途。CPLD/FPGA的设计开发采用功能强大的EDA工具，通过符合国际标准的硬件描述语言(如VHDL或VERILOG-HDL)来进行电子系统设计和产品开发，开发工具的通用性，设计语言的标准化以及设计过程几乎与所用的CPLD/FPGA器件的硬件结构没有关系，所以设计成功的逻辑功能软件有很好的兼容性和可移植性，开发周期短，开发便捷。在器件方面，可编程逻辑器件飞速发展。利用EDA工具，采用可编程器件，正在成为数字系统设计的主流。 （一）常用可编程器件 常见的PLD（Programmable Logic Device）器件一般可以分为两大类： 一类是芯片集成度较低的。早期出现的PROM(可编程只读存储器)、PLA(可编程逻辑阵列)、PAL(可编程阵列逻辑)、GAL(通用阵列逻辑)都属于这一类，可用于逻辑门数在500门以下，称为简单PLD。 另一类是芯片集成度较高的，如现在大量使用的CPLD(复杂的可编程逻辑器件)、FPGA(可现场可编程门阵列)器件，称为复杂PLD。 （二）可编程器件开发工具及设计流程 常用EDA开发工具有：MAX+plus II或Quartus II。 MAX+plus II是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大可编程逻辑器件的供应商之一。MAX+plus II界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在MAX+plus II上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载的整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。 Quartus II是Altera近几年推出的新一代的功能更加强大的可编程逻辑器件设计环境。使用3.0版的Quartus II设计软件，系统设计者能够直接针对Hardcopy掩模器件进行设计，能够预测和验证器件的性能，其性能比同等的FPGA平均快50%。除了Hardcopy Stratix器件设计流程之外，Quartus II设计软件还引入了一套新的功能，能够缩短Altera CPLD、FPGA和Hardcopy器件的设计周期。该软件适合于公司或企业用。 MAX+plus II系统的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和classic可编程逻辑器件，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。