VHDL实现SCI接口电路设计详解

SCI接口电路的VHDL设计与实现是一个关于使用硬件描述语言VHDL来设计和实现SCI（Serial Communication Interface）接口电路的技术主题。SCI接口是微控制器中常见的串行通信接口，常用于设备间的低速数据传输。本文主要关注如何利用VHDL来描述和构建这种接口，以及使用EPLD（可编程逻辑器件）进行数字系统的实现。 文章指出，在20世纪90年代以后，随着FPGA、EPLD等现场可编程逻辑器件的发展和ASIC技术的进步，这些器件在数字系统设计中扮演了重要角色。尽管现代PLD器件具有内置存储器，但在某些特定应用，如高速数据采集和传输至PC机进行处理时，仍然需要附加的接口电路，比如SCI接口。 SCI接口电路包括了18个引脚，每个引脚都有特定功能，如RST（复位）、D0-D7（双向数据线）、CLK（时钟）、RD（读信号）、WR（写信号）、RI（接收寄存器满标志）、TI（发送寄存器空标志）、RXD（串行数据输入）和TXD（串行数据输出）等。此外，还有CS（片选信号）、S0和S1（内部寄存器地址线）用于控制和地址选择。 SCI的内部结构由多个组成部分构成，包括波特率发生器（用于设置通信速率）、接收和发送状态同步控制器、串并和并串转换器（用于数据的串行和并行转换）、地址译码器（选择内部寄存器）、锁存器（存储数据）以及三态缓冲器（控制数据的传输）。这些组件协同工作，确保了SCI接口的正常通信功能。 VHDL作为一种硬件描述语言，允许设计者以接近自然语言的方式描述数字系统的逻辑行为和结构。在SCI接口电路的设计中，VHDL可以用来定义各个组件的行为和接口，以及它们之间的交互。通过VHDL，设计者可以对SCI接口电路进行建模、仿真和综合，最终实现于EPLD中，这样能够灵活地适应不同的应用需求。 在实际设计过程中，首先需要理解SCI协议和接口规范，然后用VHDL编写描述SCI接口逻辑的代码。接着，使用EDA（电子设计自动化）工具对设计进行验证和优化，最后将经过验证的设计下载到EPLD中，实现SCI接口功能。 SCI接口电路的VHDL设计与实现涉及到VHDL编程、EPLD器件的使用以及对串行通信协议的理解。这一过程展示了在数字系统设计中，如何利用高级设计方法和可编程逻辑器件来满足特定的通信需求。通过这样的设计，可以创建出适用于各种应用场景的自定义接口解决方案。