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CPLD与计算机双工通信样本
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本设计包含内容：毕业论文
论文大概：
（或毕业设计）
CPLD与计算机双工通信
目 录
摘 要…………………………………………………………………………………1
引
言…………………………………………………………………………………2
1
EDA技术及可编程逻辑器件………………………………………………………2
1.1
EDA技术的发展……………………………………………………………………2
1.2
EDA技术的应用……………………………………………………………………3
1.3
自顶而下的设计方法……………………………………………………………4
1.4
可编程逻辑器件（CPLD）………………………………………………………6
2、硬件描述语言(HDL)
………………………………………………………………7
2.1
概述……………………………………………………………………………7
2.2
AHDL设计的基本结构……………………………………………………………7
2.3
布尔等式………………………………………………………………………9
2.4
AHDL设计的常用语法结构……………………………………………………10
2.5
真值表TABLE的用法…………………………………………………………11
3、开发工具MAX+PLUSⅡ……………………………………………………………12
3.1
MAX+PLUSⅡ概述………………………………………………………………12
3.2
常用的设计输入方法…………………………………………………………13
3.2.1
图形设计输入……………………………………………………………13
3.2.2
文本编辑输入……………………………………………………………13
3.2.3
波形输入方式……………………………………………………………14
3.2.4
混合输入方式……………………………………………………………14
4、CPLD与计算机双工通信程序设计………………………………………………14
4.1
基本概念………………………………………………………………………14
4.2
设计要求介绍…………………………………………………………………15
4.3
系统原理分析…………………………………………………………………15
4.4
设计实现………………………………………………………………………16
4.5
系统实施和系统维护…………………………………………………………27
4.5.1
CPLDDN下载软件简介……………………………………………………27
4.5.2
功能简介…………………………………………………………………28
4.5.3
使用说明…………………………………………………………………28
5、心得体会…………………………………………………………………………29
6、结束语……………………………………………………………………………29
7、致谢………………………………………………………………………………31
参考文献……………………………………………………………………………32
CPLD与计算机双工通信
摘
要：本系统根据CPLD与计算机串行通信的特点,论述了全双工异步通信口设计的过程,并详述了如何利用AHDL语言在EDA软件MAX+PLUSII的环境下进行硬件电路的程序设计。此设计具有波特率高、传输准确等优点,并经CPLDDN下载软件下载到KHF-5型
CPLD/FPGA实验开发系统上实现,通过硬件试验验证。
采用AHDL语言在CPLD上实现了串行通信,完全可以脱离单片机使用,克服了单片机的许多缺点。而ALTERA公司的CPLD开发工具MAX+PLUSII支持多种输入方式,基于MAX+PLUSII的硬件实现给设计开发提供了极大的方便。
关键词：CPLD；AHDL；串行通信
The duplex communication of CPLD and computer
ABSTRACT： This
system according to the characteristic of CPLD and computer serial
communication, it expounds the course to design all duplex
asynchronous communication mouth, and details how to utilize AHDL
language to design program of the hardware circuit under the
environment of EDA software MAX +PLUSII. This design has the
advantage of high Potter rate and accurately transmitting, and it
will be downloaded to the developing system of the KHF-5 CPLD/FPGA
experiment to realize via software CPLDDN, proving through the test
of the hardware.
Adopting AHDL language and realizing serial
communication on CPLD can use breaking away from one-chip computer,
have overcome a lot of shortcomings of the one-chip computer. And
CPLD developing instrument MAX +PLUSII of ALTERA Company supports
many kinds of introduction way, the hardware realizing based on MAX
+PLUSII has offered great convenience on designing and
developing.
Keywords: CPLD；AHDL；Serial communication
引 言
EDA技术已不是某一学科的分支,或某种新的技能技术,应该是一门综合性学科。它融合多学科于一体,打破了软件和硬件间的壁垒,使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率和产品性能合二为一,它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。
CPLD和FPGA在PLD技术的发展过程中,已经在许多领域得到了广泛的应用。近年来,CPLD和FPGA日渐受宠。在仿真和设计两方面支持标准硬件语言的功能强大的EDA软件不断推出。
数据通信的应用需求量很大,我国路由器产品采用CPLD起了很大作用。近几年我国工程师,设计能力明显提高。能够把IC(集成电路)的功能研究得非常细,通过增加功能,设计出与众不同的产品。根据市场要求研究IC能否支持这些功能,从而设计出面向市场的产品。遗憾的是,许多工程师并未充分意识到PLD作用,他们仍然停留在过去的看法上,如成本高、性能低,只适合ASIC原型设计等。其实今天的FPGA可以做系统级芯片。
1、EDA技术及可编程逻辑器件
1.1 EDA技术的发展
EDA(Electronic Design Automatic
)技术,也称电子设计自动化技术,是在电子CAD(Computer Aided Design
)技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统,它是计算机技术、信息技术和CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)等技术发展的产物。
EDA技术发展过程如下：
第一代EDA工具：二十世纪七十年代,此时主要用于版图的设计和印刷板（PCB）的布局布线。
第二代EDA工具：八十年代初,主要用于门级电路的层次设计,功能包括逻辑图的设计输入、仿真、自动布局布线和验证,版图由EDA工具自动生成。
第三代EDA工具：八十年代末,基于硬件的描述语言HDL(Hardware Description Language)
、系统的仿真及综合设计。
第四代EDA工具：九十年代末,电子设计由辅助手段变为主要手段。设计者从事概念设计或者是电子系统的“行为设计”,而大部分工程中的技术问题,由EDA工具解决。
EDA工具的出现,极大地提高了系统设计的效率,使广大的电子设计师开始实现“概念驱动工程”的梦想。利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。设计师们摆脱了大量的具体设计工作,而把精力集中于创造性的方案与概念构思上,从而极大地提高了设计效率,缩短了产品的研制周期。
EDA工具的开发经历了两个大的阶段：物理工具阶段和逻辑工具阶段。物理工具用来完成设计中的实际物理问题,如芯片布局、印刷电路板布线等；逻辑工具是基于网表、布尔逻辑、传输时序等概念。首先由原理图编辑器或硬件描述语言进行设计输入,然后利用EDA系统完成综合、仿真、优化等过程,最后生成物理工具可以接受的网表或VHDL、VerilogHDL的结构化描述。现在常见的EDA工具有编辑器、仿真器、检查／分析工具、优化／综合工具等。
目前,用PLD器件进行系统设计已成为现代数字系统设计的主要手段之一。传统的编程技术是将PLD器件插在编程器上进行编程,而“在系统可编程”
(ISP即In System
Programmable)逻辑器件的问世,将充分发挥可编程器件的优越性。它允许用户“在系统中”编辑和修改逻辑,给使用者提供了在不修改系统硬件设计的条件下重构系统的能力和硬件升级能力,使硬件修改变得像软件修改一样方便。ISP技术,即直接在用户设计的目标系统中或线路板上对PLD器件进行编程的技术打破了使用PLD先编程后装配的惯例,而可以先装配后编程,成为产品后还可反复编程.
1.2
EDA技术的应用
信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时,性能价格比一直呈下降趋势,而且产品更新换代的步伐也越来越快,实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表,目前已发展到深亚微米阶段,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA工程。而EDA工程的关键之一是EDA工具,EDA工具是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子设计通用工具软件,主要能进行三方面的辅助设计工作：
(1)PCB印刷电路板设计
(2)ASIC设计
(3)电子系统设计(SOC)
没有EDA工程的支持,想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的,反过来,生产制造技术的不断进步又必将对EDA工程提出新的要求。
1.3
自顶而下的设计方法
EDA技术的主要特征是设计方法采用自顶而下（Top
Down）的方法(图1－1),设计工作从高层开始,使用标准化硬件描述语言(VHDL或VerilogHDL等)描述电路行为,自上而下跨过各个层次,完成整个电子系统的设计。
自顶而下的设计方法分为三个层次(图1-2)：
第一层：行为级描述
即对系统的数学模型的描述,决定系统做什么及性能如何,不考虑系统的实际操作和用什么方法实现,是一种抽象的描述。这一层次的EDA工具提供行为级模型库,自建模型(如System
C,HDL语言)及系统功能的完整仿真。
第二层：RTL级描述
即寄存器传输描述(Register Transfer
Level),导出系统逻辑表达式,以便映射到由具体逻辑元件组成的硬件结构。这一层次的EDA工具提供RTL级编程环境(HDL语言)RTL级仿真。
图1-1
图1-2