CPLD/FPGA多串口扩展：提升工业控制通信效率与集成性

在当前工业控制领域，一对多串口通讯的可靠性和系统集成性是关键挑战。本文针对这一需求，提出了一种基于CPLD (Complex Programmable Logic Device) 和 FPGA (Field-Programmable Gate Array) 的多串口设计解决方案。通过嵌入式技术的应用，该设计旨在简化硬件电路，降低系统成本，提高系统的灵活性和可靠性。 首先，文章的重点在于利用CPLD/FPGA的并行处理能力，实现从并行总线接口到多个全双工异步串行通讯口（如RS232）的高效转换。每个串口接收器配备8个接收缓冲单元，这显著提升了高速嵌入式CPU与外部设备之间的数据传输速率匹配，确保了实时通信性能。此外，设计允许用户根据实际需求调整串口波特率和其他参数，提供了极高的可定制性。 系统的核心是CPLD/FPGA芯片，它负责并行总线的管理和多串口的扩展。4路接收缓冲器、4路发送器、波特率发生器和UART接口构成核心功能模块，使得系统能够同时处理多个设备的通信。波特率发生器使用外部有源晶振提供时钟信号，通过精确选择晶振频率，确保了数据传输的稳定性和效率。 接收缓冲模块是设计中的关键技术之一，它包括4个独立的缓冲器，每个都有自己的rxd、bf、cs引脚，分别用于串行数据输入、接收状态检测和选择特定缓冲器。这种设计提高了数据处理的灵活性，降低了冲突概率，从而提高了串口通讯的可靠性。 本文的基于CPLD/FPGA的多串口设计为工业控制中的串口通讯提供了一个有效且集成的解决方案，它优化了系统架构，提升了通信性能，满足了对串口通讯质量和系统集成度的高要求。通过实际应用验证，这种设计已经成功地适应了工业控制环境，并展示了其在复杂环境中的一对多串口通讯方面的优势。