使用CPLD设计GPIB控制器的实践与解析

"CPLD实现GPIB控制器的设计，通过使用ALTERA公司的低成本CPLD，构建自动测试系统的核心——GPIB控制器芯片。硬件设计包括状态机、数据通道和微处理接口的实现，采用VHDL编程语言。" GPIB（通用接口总线，General Purpose Interface Bus）控制器的设计是一个关键的技术点，特别是在自动化测试系统中，它允许设备间的通信和控制。CPLD（复杂可编程逻辑器件）的使用为实现这一功能提供了一种经济且灵活的解决方案。通过CPLD，不仅可以定制化所需的特定功能，如听、讲、串查，避免了传统GPIB控制芯片高昂的价格和不必要的功能冗余，还能够降低产品的成本，并提升设计的可扩展性。 在CPLD实现GPIB控制器的过程中，硬件设计主要涉及三个核心部分： 1. 状态机的实现：状态机是控制器的心脏，负责管理和协调GPIB总线上的各种操作。通过定义不同的状态（如初始化、等待命令、传输数据等），状态机能够根据总线上的事件和指令进行相应的响应。 2. 数据通道：数据通道的设计确保了数据在GPIB总线上的有效传输。三线挂钩（threewireshandshake）机制在此起着关键作用，它包括数据线、读使能线和写使能线，以确保数据传输的同步和无冲突。三态总线（three-statebus）允许一个设备在不使用总线时将其输出设为高阻态，从而避免信号冲突。 3. 微处理接口：这个接口使得GPIB控制器能够与外部微处理器或微控制器通信，接收命令，发送响应，以及管理总线上的其他活动。这种接口通常需要兼容常见的微处理器通信协议，如SPI、I2C或UART，以便与各种系统集成。 VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述和实现这些复杂的逻辑设计。使用VHDL，开发者可以清晰地表达硬件逻辑，方便地进行仿真验证和综合生成硬件配置文件。 在设计中，ALTERA的CPLD提供了一个可编程的平台，使得开发者可以根据需求定制GPIB控制器的功能。由于CPLD的灵活性，即使在产品开发后期，也可以通过修改VHDL代码来调整或增强控制器的功能，这对于满足不同客户的需求和适应未来的技术更新至关重要。 总结来说，CPLD实现GPIB控制器是一种创新且实用的方法，它结合了硬件可编程性的优点，降低了测试系统的成本，提高了设计的灵活性，同时保持了与标准GPIB接口的兼容性，使得自动测试系统能够有效地与其他GPIB设备协同工作。