基于CPLD实现ISA总线异步串口扩展

     1 引 言

　　PC／104作为一种普及性的工控机模块，以其低廉的价格、丰富的接口等优势，广泛应用于工业控制，通信等领域。复杂可编程逻辑器件(CPLD)在较小的封装内集成了大量的逻辑门电路，便捷的系统在线编程(ISP)使得CPLD广泛应用于IO接口扩展，时序控制等领域。

　　根据应用需求，系统中由单片机控制液晶模块实现人机交互，通过异步串行通信接口向中央处理单元发送信息查询申请指令；PC／104作为系统的中央处理单元，需要按约定的通信协议将查询结果以数据帧的形式，通过异步串行通信接口发送到单片机上。为实现PC／104与单片机之间异步串行通信，提出了一种基于CPLD实现ISA总线扩展异步串行通信接口的解决方案。该接I21带发送数据缓存及波特率可调，为PC／104总线上扩展多个串行通信接口提供了可能性。PC／104应用层的程序中可以方便地设置波特率，适用于不同速率的异步串行通信接口。CPLD与PC／104间使用标准的ISA总线互连，便于移植到各类ISA总线架构的应用中。

　　2 开发平台

　　硬件平台为：PC／104(研华PCM一3341?)作为异步串行通信的上位机，单片机DEMO 板(A rmega64系列l2 )作为异步串行通信的下位机，CPLD(Xilinx公司的XC95288XL )外挂于PC／104的ISA总线上，为ISA总线扩展一个带发送缓存的串行通信接口。PC／104的ISA总线信号为+5V的TTL电平，CPLD的IO端口推荐使用+3．3V的LVTrL电平，二者之间通过SN74ALVC164245芯片 实现电平转换。CPLD与单片机间使用标准RS232接口实现串行通信，CPLD内设计的串行接口通过MAX3232芯片实现TTL电平与RS232电平的转换。硬件连接关系如图1所示。

图1 PC／104异步串行通信扩展硬件平台示意图

　　软件平台为：CPLD的开发工具是Xilinx公司的ISE8．2．03i，仿真工具是Model公司的ModelSimSE6．1b，开发源代码采用VHDL语言编写。

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参考文献:

[1]. CPLD datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/CPLD_1136600.html.
[2]. DEMO  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/DEMO+_2558744.html.
[3]. TTL datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/TTL_1174409.html.
[4]. SN74ALVC164245 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/SN74ALVC164245_1070609.html.
[5]. RS232 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.
[6]. MAX3232 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MAX3232_1107769.html.
[7]. Model datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/Model_486403.html.