使用VHDL设计CPLD中的同步串行通信芯片

"使用VHDL设计专用串行通信芯片的实践" 本文探讨了如何利用VHDL语言来设计一种专门用于统计时分复用器中的同步收发芯片。在通信系统中，这类芯片承担着物理层的数据传输任务，并能适应不同的通信协议和数据校验方式。通常，串行通信芯片分为同步和异步两种类型，其中同步芯片通常需要根据特定的传输协议（如BSC、HDLC、SDLC）进行定制。 在传统的设计方法中，专用同步收发器（SRT）常通过通用逻辑元件构建，导致设计周期长且系统稳定性不佳。然而，随着现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的发展，现在可以借助电子设计自动化（EDA）工具，用VHDL这种硬件描述语言直接设计出满足特定需求的通信芯片。 以统计时分复用器为例，该设备需要处理7路异步数据和1路同步数据的复接工作。为了降低功耗和成本，设计者选择将SRT与接口控制单元集成在一个CPLD（XC95144）中。SRT的设计遵循模块化原则，共分为五个模块，每个模块对应一个独立的VHDL设计文件，便于编写、调试和后期维护。 其中，SRTCRTL.VHD是SRT的控制核心，负责地址译码和数据写入。当片选信号有效时，它会将数据线上的数据存储到对应的寄存器中。SRT内部包含接收缓存器、发送保持器、线路控制寄存器和除数寄存器等关键组件，这些组件通过VHDL代码实现，确保了数据的正确接收和发送。 VHDL的优势在于其清晰的结构和强大的抽象能力，使得复杂的通信逻辑可以被精确地描述和实现。通过这种方式，设计者可以根据实际需求定制通信协议，提高系统的灵活性和效率。同时，使用VHDL也缩短了开发周期，增强了系统的稳定性和可靠性。 VHDL在设计专用串行通信芯片中的应用，体现了现代电子设计的先进性和实用性。通过这种方式，不仅可以解决传统设计的局限，还可以满足日益多样化和定制化的通信需求。这种设计方法对于理解和掌握现代通信系统硬件设计具有重要意义，也为今后的通信芯片开发提供了有价值的参考。