CPLD/FPGA多串口扩展：简化嵌入式系统通信

本文主要探讨了基于CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的多串口设计与实现技术在工业控制中的应用。CPLD和FPGA因其灵活性和高集成度，被广泛用于简化硬件电路设计，降低嵌入式系统成本，特别是对于串口扩展的需求。文章首先概述了多串口设计的关键组成部分，如并行总线接口、接收缓冲器、发送器、波特率发生器和UART（通用异步收发器）接口，这些模块共同确保了串行通信的可靠性和速度匹配。 接收缓冲模块是核心部分，它包含4个独立的接收缓冲器，每个缓冲器有自己的rxd（接收数据）、bf（接收缓冲状态）和cs（片选）引脚，以处理串行数据的接收和存储。通过2-4译码器实现对4路接收缓冲器的选择，地址线a3和a4控制译码器，而数据总线、读缓冲信号、清除缓冲状态信号和地址线a0~a2则连接到各个接收缓冲器，以实现高效的数据传输。 波特率发生器部分由外部有源晶振提供时钟信号，通过选择适当的晶振频率，可以确保高速的数据传输性能。整个系统结构如图1所示，设计的目标是为嵌入式系统提供一种灵活且高性能的串口扩展解决方案，以适应工业控制中的设备间大量串口通讯需求。 文章还提到了关键词，如CPLD/FPGA的多串口扩展、全双工通信、异步通信以及嵌入式系统，这些都是本文讨论的重点。通过详细介绍这些技术，作者不仅展示了CPLD/FPGA在串口扩展中的优势，也为嵌入式系统的设计者提供了一种实用的设计参考方法。 本文通过深入剖析CPLD/FPGA在多串口设计中的应用，为嵌入式系统开发者提供了一种有效的硬件架构，能够简化系统设计，提升通信效率，是工业控制领域串口扩展的重要参考资料。