基于FPGA的RS-232串口通信控制器设计djvm.docx

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1、基于FPPGA的的RS-2322串口通通信控制制器设计计摘要串口是可可以在使使用一根根线发送送数据的的同时用用另一根根线接收收数据。串串口通信信协议也也可以用用于获取取远程采采集设备备的数据据。通过RRS2232以以实现计计算机之之间、计计算机与与设备之之间相互互通信，目目前仍是是通讯领领域广泛泛使用的的方法之之一。几几乎每台台计算机机都有一一两个串串行接口口，用来来与调制制解调器器、实验验室设备备、工控控设备、PPOS终终端等进进行数据据传输。RRS-2232以以其方便便、经济济的实现现特点，一一直深受受工程界界的青睐睐。不论论是在电电力、工工控还是是电信、金金融交通通等诸多多行业都都有广泛

2、泛的应用用。系统主芯芯片采用用RS-2322串口通信信控制器器，由基本本时钟发发生电路路模块，复复位电路路模块，波波特率选选择模块块，数据据帧格式式选择模模块，串串并转换换模块组组成。经经编译和和仿真所所设计的的程序，在在可编程程逻辑器器件上下下载验证证，结合合FPGGA技术术高度灵灵活性与与模块化化的特点点，实现现基本RRS-2232总总线通信信的功能能，以实实现串口口数据帧帧结构选选择，串串并转换换，波特特率选择择等功能能。通过过软件仿仿真，得得到功能能的验证证，并进进行功能能逻辑模模块的整整合，从从而验证证设计的的可行性性与可靠靠性。关键词：RS-2322串口通通信控制制器；硬硬件描述述

3、语言；FPGGAAbsttracctcommmuniicattionns bbetwweenn eqquippmennt, is stiill widdelyy ussed metthodd off coommuuniccatiion fieeld. Allmosst eeverry ccompputeer hhas a sseriial intterffacee, uusedd annd mmodeems, laaborratoory equuipmmentt, iinduustrriall eqquippmennt, POSS teermiinalls, etcc foor ddataa

4、trranssmisssioon. Witth iits rs-fivve 2232 connvenniennt, ecoonommicaal rreallizaatioon oof eengiineeerinng ccharractteriistiics, haas bbeenn deeeplly ffavooredd. WWhettherr inn ellecttricc poowerr, tteleecommmunnicaatioons, fiinannciaal ttraffficc coontrrol or manny iinduustrriess haave widdelyy ap

5、ppliicattionn.The massterr chhip adoopt rs-fivve 2232 serriall coommuuniccatiion conntroolleer, thee baasicc cllockk ciircuuit moddulee, rreseet ccirccuitt haappeenedd moodulle, bauud rratee, ddataa frramee foormaat sseleectiion moddulee chhoicce mmoduule, annd cconvverssionn moodulle ccompposiitioo

6、n sstriing. Thhe ccomppileer aand simmulaatioon ddesiign proograam, in proograammaablee loogicc deevicces on FPGGA ttechhnollogyy, ccombbiniing dowwnlooad higghlyy fllexiiblee annd mmoduularr chharaacteerissticcs, bassic RS - 2232 fieeldbbus commmunnicaatioon ffuncctioon, in ordder to reaalizze tthe

7、 serriall daata fraame strructturee, aand thee coonveersiion of chooicee, bbaudd raate etcc. FFuncctioon. Thrrouggh tthe simmulaatioon ttestt, tthe funnctiion andd thhe iinteegraatioon oof tthe loggicaal mmoduule funnctiion, whhichh veeriffiedd thhe ffeassibiilitty aand relliabbiliity of thee deesig

8、gn.Keywwordds: RS - 2232 serriall coommuuniccatiion conntroolleer, Harrdwaare desscriiptiion lannguaage, Thhe FFPGAA目录1 绪绪论11.1 选题题背景111.1.1 课题相相关技术术的发展展11.1.2 课题研研究的必必要性221.2 课题题研究的的内容332 FFPGAA及RS-2322简介42.1 FPPGA概概述42.1.2 FPGGA基本本结构662.1.3 FPGGA系统统设计流流程82.1.4 FPGGA开发发编程原原理1112.2 RS-2322概述1222.2.1

9、 RRS-2232电电气特性性132.2.2 RS-2322连接器器的机械械特性1132.2.3 RS-2322的接口口信号1143 RRS-2232串串口通信信控制器器硬件设设计方案案183.1 锁相环环设计1183.2 模式选选择模块块设计1193.3 接收模模块设计计193.4 发送模模块设计计214 RRS-2232控控制器软软件设计计234.1 模式选选择模块块软件设设计2334.2 接收模模块软件件设计2244.3 发送模模块软件件设计2265 研研究展望望28实验结论论29致谢300参考文献献31附录3221绪论现代社会会的标志志之一就就是信息息产品的的广泛使使用，而而且是产产品

10、的性性能越来来越强，复复杂程度度越来越越高，更更新步伐伐越来越越快。支支撑信息息电子产产品高速速发展的的基础就就是微电电子制造造工艺水水平的提提高和电电子产品品设计开开发技术术的发展展。前者者以微细细加工技技术为代代表，而而后者的的代表就就是电子子设计自自动化（eelecctroonicc deesiggn aautoomattic,EDAA）技术。本设计采采用的VVHDLL是一种种全方位位的硬件件描述语语言，具具有极强强的描述述能力，能能支持系系统行为为级、寄寄存器传传输级和和逻辑门门级三个不同同层次的的设计；支持结结构、数数据流、行行为三种种描述形形式的混混合描述述、覆盖盖面广、抽抽象能力

11、力强，因因此在实实际应用用中越来来越广泛泛。ASSIC是是专用的的系统集集成电路路，是一一种带有有逻辑处处理的加加速处理理器。而而FPGGA是特特殊的AASICC芯片，与与其他的的ASIIC芯片片相比，它它具有设设计开发发周期短短、设计计制造成成本低、开开发工具具先进、标标准产品品无需测测试、质质量稳定定以及可可实时在在线检测测等优点点。在控制系系统中，键键盘是常常用的人人机交换换接口，当当所设置置的功能能键或数数字键按按下的时时候，系系统应该该完成该该键所设设置的功功能。因因此，键键信息输输入是与与软件结结构密切切相关的的过程。根据键盘的结构不同，采用不同的编码方法。但无论有无编码以及采用什

12、么样的编码，最后都要转换成为相应的键值，以实现按键功能程序的转移。1.1选选题背景景本节将从从FPGGA嵌入入式应用用开发技技术与数数字钟技技术发展展的客观观实际出出发，通通过对该该技术发发展状况况的了解解，以及及课题本本身的需需要，指指出研究究基于FFPGAA的芯片片系统与与设计数字字钟的设设计与实实现的必必要性。1.1.1课题题相关技技术的发发展当今电子子产品正正向功能能多元化化,体积积最小化化,功耗耗最低化化的方向向发展。它与传传统的电电子产品品在设计计上的显显著区别别师大量量使用大大规模可可编程逻逻辑器件件，使产品品的性能能提高，体积缩缩小，功耗降降低.同同时广泛泛运用现现代计算算机技

13、术术，提高产产品的自自动化程程度和竞竞争力，缩短研研发周期期。EDAA技术正正是为了了适应现现代电子子技术的的要求，吸收众众多学科科最新科科技成果果而形成成的一门门新技术术。美国ALLTERRA公司司的可编编程逻辑辑器件采采用全新新的结构构和先进进的技术术，加上MMaxpplussII(或最新新的QUUARTTUS)开发环环境，更具有有高性能能，开发周周期短等等特点，十分方方便进行行电子产产品的开开发和设设计。EDA技技术，技术以以大规模模可编程程逻辑器器件为设设计载体体，以硬件件描述语语言为系系统逻辑辑描述主主要表达达方式，以计算算机、大规模模可编程程逻辑器器件的开开发软件件及实验验开发系系

14、统为设设计工具具，通过有有关的开开发软件件，自动完完成用软软件的方方式设计计的电子子系统到到硬件系系统的逻逻辑编译译，逻辑化化简，逻辑分分割，逻辑映映射，编程下下载等工工作。最终形形成集成成电子系系统或专专用集成成芯片的的一门新新技术。本设计利利用VHHDL硬硬件描述述语言结结合可编编程逻辑辑器件进进行的，并通过过数码管管动态显显示计时时结果。数字钟钟可以由由各种技技术实现现，如单片片机等.利用可可编程逻逻辑器件件具有其其他方式式没有的的特点，它具有有易学，方便，新颖，有趣，直观，设计与与实验项项目成功功率高，理论与与实践结结合紧密密，体积小小，容量大大，I/OO口丰富富，易编程程和加密密等特

15、点点，并且它它还具有有开放的的界面，丰富的的设计库库，模块化化的工具具以及LLPM定定制等优优良性能能，应用非非常方便便。因此，本本设计采采用可编编程逻辑辑器件实实现。1.1.2 课题研研究的必必要性现在是一一个知识识爆炸的的新时代代。新产产品、新新技术层层出不穷穷，电子子技术的的发展更更是日新新月异。可可以毫不不夸张的的说，电电子技术术的应用用无处不不在，电电子技术术正在不不断地改改变我们们的生活活，改变变着我们们的世界界。在这这快速发发展的年年代，速速度，精精准对人人们来说说是越来来越宝贵贵，在快快节奏的的生活时时，RSS-2332串口口通信控控制器给给人们带带来了极极大的方方便。近近些年

16、，随随着科技技的发展展和社会会的进步步，人们们对科技技的要求求也越来来越高，传传统的东东西已不不能满足足人们的的需求。1.2课课题研究究的内容容本设计主主要研究究基于FFPGAA的RS-2322串口控控制器，针对具具体设计计要求进进行原理理设计（可可在一般般电子线线路CAAD软件件，如pprottel999see上完成成），提提供电子子版电路路原理图图用Quuarttus软件进进行时序序仿真，验验证设计计性能的的可行性性与可靠靠性，并并提供相相应的仿仿真效果果图采用用VHDDL语言言设计相相关的功功能化模模块，实实现串口口数据帧帧结构选选择，串串并转换换，波特特率选择择等功能能。通过过具体操操

17、作，验验证设计计的稳定定性与操操作的灵灵活性。2FPGGA及RRS-2232简简介2.1FFPGAA概述FPGAA（FieeldProograammaablee Gaate Arrray），即即现场可可编程门门阵列，是是目前应应用最广广泛的现现场可编编程逻辑辑器件（FPLD）之一。FPGA是一类高集成度的可编程逻辑器件，起源于美国的Xillnx公司，该公司于1985年推出了世界上第一块FPGA芯片。在这二十年的发展过程中，FPGA的硬件体系结构和软件开发工具都在不断的完善，日趋成熟。从最初的1200个可用门，90年代时几十万个可用门，发展到目前数百万门至上千万门的单片FPGA芯片，Xilinx

18、、Altera等世界顶级厂商已经将FPGA器件的集成度提高到一个新的水平。FPGA结合了微电子技术、电路技术、EDA技术，使设计者可以集中精力进行所需逻辑功能的设计，缩短设计周期，提高设计质量。 FPGGA的应应用领域域最初为为通信领领域，但但目前，随随着信息息产业和和微电子子技术的的发展，可可编程逻逻辑嵌入入式系统统设计技技术已经经成为信信息产业业最热门门的技术术之一，应应用范围围遍及航航空航天天、医疗疗、通讯讯、网络络通讯、安安防、广广播、汽汽车电子子、工业业、消费费类市场场、测量量测试等等多个热热门领域域。并随随着工艺艺的进步步和技术术的发展展，向更更多、更更广泛的的应用领领域扩展展。越

19、来来越多的的设计也也开始以以ASIIC转向向FPGGA，FPGGA正以以各种电电子产品品的形式式进入了了我们日日常生活活的各个个角落。目前以硬硬件描述述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flipflop）或者其他更加完整的记忆块。2.1.1FPPGA的发发展历史史早期的可可编程逻逻辑器件

20、件只有可可编程只只读存储储器（PPROMM）、紫紫外线可可擦除只只读存储储器（EEPROOM）和和电可擦擦除只读读存储器器（E22PROOM）三三种。由由于结构构的限制制，它们们只能完完成简单单的数字字逻辑功功能。其后后出现了了一类结结构上稍稍复杂的的可编程程芯片，即即可编程程逻辑器器件（PPLD），它它能够完完成各种种数字逻逻辑功能能。典型型的PLLD由一一个“与”门和一一个“或”门阵列列组成，而而任意一一个组合合逻辑都都可以用用“与或”表达式式来描述述，所以以PLDD能以乘乘积和的的形式完完成大量量的组合合逻辑功功能。这一一阶段的的产品主主要有PPAL（可可编程阵阵列逻辑辑）和GGAL（通

21、通用阵列列逻辑）。 PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和E2PROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列（PLA），它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。在PAL的基础上又发展了一种通用阵列逻辑（GAL，Generic ArrayLogic），如GAL16V8、GAL22V10等。它采用了EPROM工艺，实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单

22、元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为了弥补补这一缺缺陷，220世纪纪80年代代中期，Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型CPLD（Complex Programmable Logic Dvice）和与标准门阵列类似的FPGA（FieldProgrammable Gate Array），它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等

23、其他ASIC（Application Specific IC）相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品不需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产（一般在10 000件以下）之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。FPGAA和CPPLD的的内部结结构稍有有不同。通通常，FFPGAA中的寄寄存器资资源比较较丰富，适适合同步步时序电电路较多多的数字字系统；CPLLD中组组合逻辑辑资源比比较丰富富，适合合组合电电路较多多的控制制应用。在在这两类类可编程程逻辑器器件中，CCPL

24、DD提供的的逻辑资资源较少少，而FFPGAA提供了了最高的的逻辑密密度、最最丰富的的特性和和极高的的性能，已已经在通通信、消消费电子子、医疗疗、工业业和军事事等各应应用领域域当中占占据重要要地位。因因此，本本文主要要针对FFPGAA进行阐阐述。2.1.2FPPGA基基本结构构FPGAA具有掩掩膜可编编程门阵阵列的通通用结构构，它由由逻辑功功能块排排成阵列列，并由由可编程程的互连连资源连连接这些些逻辑功功能块来来实现不不同的设设计。FPGAA一般由由3种可可编程电电路和一一个用于于存放编编程数据据的静态态存储器器SRAAM组成成。这33种可编编程电路路是：可可编程逻逻辑模块块（CLLB-Conn

25、figguraablee Loogicc Bllockk）、输入入/输出出模块（IIOB-I/O BBlocck）和和互连资资源（IIRIInteercoonneect Ressourrce）。可编程逻辑模块CLB是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则的排列成一个阵列，散布于整个芯片；可编程输入/输出模块（IOB）主要完成芯片上的逻辑与外部封装脚的接口，它通常排列在芯片的四周；可编程互连资源包括各种长度的连接线段和一些可编程连接开关，它们将各个CLB之间或CLB、IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。1.CLLB是FFPGAA的主要要组成部部分。图图2-1是CCLB基基本结构构

26、框图，它它主要由由逻辑函函数发生生器、触触发器、数数据选择择器等电电路组成成。CLLB中33个逻辑辑函数发发生器分分别是GG、F和和H，相相应的输输出是GG 、FF和H。G有有4个输输入变量量G1、GG2、GG3和G4；F也有4个输入入变量FF1、F2、F3和F4。这这两个函函数发生生器是完完全独立立的，均均可以实实现4输输入变量量的任意意组合逻逻辑函数数。逻辑辑函数发发生器HH有3个个输入信信号；前前两个是是函数发发生器的的输出GG和F，而另另一个输输入信号号是来自自信号变变换电路路的输出出H1。这这个函数数发生器器能实现现3输入入变量的的各种组组合函数数。这33个函数数发生器器结合起起来，

27、可可实现多多达9变变量的逻逻辑函数数。CLB中中有许多多不同规规格的数数据选择择器（四四选一、二二选一等等），通通过对CCLB内内部数据据选择器器的编程程，逻辑辑函数发发生器GG、F和和H的输输出可以以连接到到CLBB输出端端X或YY，并用用来选择择触发器器的激励励输入信信号、时时钟有效效边沿、时时钟使能能信号以以及输出出信号。这这些数据据选择器器的地址址控制信信号均由由编程信信息提供供，从而而实现所所需的电电路结构构。CLB中中的逻辑辑函数发发生器FF和G均均为查找找表结构构，其工工作原理理类似于于ROMM。F和和G的输输入等效效于ROOM的地地址码，通通过查找找ROMM中的地地址表可可以得

28、到到相应的的组合逻逻辑函数数输出。另另一方面面，逻辑辑函数发发生器FF和G还还可以作作为器件件内高速速RAMM或小的的可读写写存储器器使用，它它由信号号变换电电路控制制。2.输入入/输出出模块IIOB。IIOB提提供了器器件引脚脚和内部部逻辑阵阵列之间间的连接接。它主主要由输输入触发发器、输输入缓冲冲器和输输出触发发/锁存存器、输输出缓冲冲器组成成。每个IOOB控制制一个引引脚，它它们可被被配置为为输入、输输出或双双向I/O功能能。当IIOB控控制的引引脚被定定义为输输入时，通通过该引引脚的输输入信号号先送入入输入缓缓冲器。缓缓冲器的的输出分分成两路路：一路路可以直直接送到到MUXX，另一一路

29、经延延时几纳纳秒（或或者不延延时）送送到输入入通路DD触发器器，再送送到数据据选择器器。通过过编程给给数据选选择器不不同的控控制信息息，确定定送至CCLB阵阵列的II1和II2是来来自输入入缓冲器器，还是是来自触触发器。当IOBB控制的的引脚被被定义为为输出时时，CLLB阵列列的输出出信号OOUT也也可以有有两条传传输途径径：一条条是直接接经MUUX送至至输出缓缓冲器，另另一条是是先存入入输出通通路D触触发器，再再送至输输出缓冲冲器。IOB输输出端配配有两只只MOSS管，它它们的栅栅极均可可编程，使使MOSS管导通通或截止止，分别别经上拉拉电阻接接通Vccc、地地线或者者不接通通，用以以改善输

30、输出波形形和负载载能力。CLBCLBCLBCLBCLBBCLBCLBCLBCLBCLBCLBCLBCLBBCLBCLBCLB可编程开关矩输入输出模块互连资源图2-11CLBB基本结结构3.可编编程互连连资源IIR。可可编程互互连资源源IR可可以将FFPGAA内部的的CLBB和CLLB之间间、CLLB和IIOB之之间连接接起来，构构成各种种具有复复杂功能能的系统统。IRR主要由由许多金金属线段段构成，这这些金属属线段带带有可编编程开关关，通过过自动布布线实现现各种电电路的连连接。2.1.3FPPGA系系统设计计流程一般说来来，一个个比较大大的完整整的项目目应该采采用层次次化的描描述方法法：分为为

31、几个较较大的模模块，定定义好各各功能模模块之间间的接口口，然后后各个模模块再细细分去具具体实现现，这就就是TOOP DDOWNN（自顶顶向下）的的设计方方法。目目前这种种高层次次的设计计方法已已被广泛泛采用。高高层次设设计只是是定义系系统的行行为特征征，可以以不涉及及实现工工艺，因因此还可可以在厂厂家综合合库的支支持下，利利用综合合优化工工具将高高层次描描述转换换成针对对某种工工艺优化化的网络络表，使使工艺转转化变得得轻而易易举。CCPLDD/FPPGA系系统设计计的工作作流程如如图2-2所示示。系统划分编译器代码级功能仿真综合器适配前时序仿真适配器CPLD/FPGA实现适配后仿真模型适配后时

32、序仿真适配报告ASIC实现VHDL代码或图形方式输入仿真综合库器件编程文件图2-22CPLLD/FFPGAA系统设设计流程程流程说明明：1.工程程师按照照“自顶向向下”的设计计方法进进行系统统划分。2.输入入VHDDL代码码，这是是设计中中最为普普遍的输输入方式式。此外外，还可可以采用用图形输输入方式式（框图图、状态态图等），这这种输入入方式具具有直观观、容易易理解的的优点。3.将以以上的设设计输入入编译成成标准的的VHDDL文件件。4.进行行代码级级的功能能仿真，主主要是检检验系统统功能设设计的正正确性。这这一步骤骤适用于于大型设设计，因因为对于于大型设设计来说说，在综综合前对对源代码码仿真

33、，就就可以大大大减少少设计重重复的次次数和时时间。一一般情况况下，这这一仿真真步骤可可略去。在Quartus II用VHDL实现新建如图2-3所示图2-33新建vvhdll5.利用用综合器器对VHHDL源源代码进进行综合合优化处处理，生生成门级级描述的的网络表表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库的支持下才能完成。6.利用用产生的的网络表表文件进进行适配配前的时时序仿真真，仿真真过程不不涉及具具体器件件的硬件件特性，是是较为粗粗略的。一一般的设设计，也也可略去去这一步步骤。7.利用用适配器器将综

34、合合后的网网络表文文件针对对某一具具体的目目标器件件进行逻逻辑映射射操作，包包括底层层器件配配置、逻逻辑分割割、逻辑辑优化和和布局布布线。8.在适适配完成成后，产产生多项项设计结结果：（aa）适配配报告，包包括芯片片内部资资源利用用情况，设设计的布布尔方程程描述情情况等；（b）适适配后的的仿真模模型；（cc）器件件编程文文件。根根据适配配后的仿仿真模型型，可以以进行适适配后时时序仿真真，因为为已经得得到器件件的实际际硬件特特性（如如时延特特性），所所以仿真真结果能能比较精精确的预预期未来来芯片的的实际性性能。如如果仿真真结果达达不到设设计要求求，就修修改VHHDL源源代码或或选择不不同速度度和

35、品质质的器件件，直至至满足设设计要求求。最后将适适配器产产生的器器件编程程文件通通过编程程器或下下载电缆缆载入到到目标芯芯片CPPLD/FPGGA中。2.1.4FPPGA开开发编程程原理硬件设计计需要根根据各种种性能指指标、成成本、开开发周期期等因素素，确定定最佳的的实现方方案，画画出系统统框图，选选择芯片片，设计计PCBB并最终终形成样样机。CPLDD/FPGGA软件件设计可可分为两两大块：编程语语言和编编程工具具。编程程语言主主要有VVHDLL和Veerillog两两种硬件件描述语语言；编编程工具具主要是是两大厂厂家Allterra和XXiliinx的的集成综综合EDDA软件件（如MMAX

36、+pluusIII、QuuarttusIII、FFounndattionn、ISSE）以以及第三三方工具具（如FFPGAA Exxpreess、MModeelsiim、SSynpposyys SSVS等等）。具具体的设设计输入入方式有有以下几几种：1.HDDL语言言方式。HHDL既既可以描描述底层层设计，也也可以描描述顶层层的设计计，但它它不容易易做到较较高的工工作速度度和芯片片利用率率。用这这种方式式描述的的项目最最后所能能达到的的性能与与设计人人员的水水平、经经验以及及综合软软件有很很大的关关系。2.图形形方式。可可以分为为电路原原理图描描述，状状态机描描述和波波形描述述3种形形式。有有的

37、软件件3种输输入方法法都支持持，如AActiive-HDLL。MAAX+pplussII图图形输入入方式只只支持电电路原理理图描述述和波形形描述两两种。电电路原理理图方式式描述比比较直观观和高效效，对综综合软件件的要求求不高。一一般大都都使用成成熟的IIP核和和中小规规模集成成电路所所搭成的的现成电电路，整整体放到到一片可可编程逻逻辑器件件的内部部去，所所以硬件件工作速速度和芯芯片利用用率很高高，但是是但项目目很大的的时候，该该方法就就显得有有些繁琐琐；状态态机描述述主要用用来设计计基于状状态机思思想的时时序电路路。在图图形的方方式下定定义好各各个工作作状态，然然后在各各个状态态上输入入转换条

38、条件以及及相应的的输入输输出，最最后生成成HDLL语言描描述，送送去综合合软件综综合到可可编程逻逻辑器件件的内部部。由于于状态机机到HDDL语言言有一种种标准的的对应描描述方式式，所以以这种输输入方式式最后所所能达到到的工作作速度和和芯片利利用率主主要取决决于综合合软件；波形描描述方式式是基于于真值表表的一种种图形输输入方式式，直接接描述输输入与输输出的波波形关系系。这种种输入方方式最后后所能达达到的工工作速度度和芯片片利用率率也是主主要取决决于综合合软件。2.2RRS-2322概述EIA RS-2322C 是是由美国国电子工工业协会会 EIIA（EElecctroonicc Inndusst

39、ryy Asssocciattionn）在119699年颁布布的一种种串行物物理接口口标准。RS（Recommended Standard）是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232C 总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。 RS-232C标准规定的数据传输速率为每秒150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。 RS-232C 标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用1

40、50pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-232C标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-23

41、2C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。RS-2232CC标准（协协议）的的全称是是 EIIA-RRS-2232CC 标准准，其中中EIAA (EElecctroonicc Inndusstryy Asssocciattionn)代表表美国电电子工业业协会，RRS（rrecoommeededd sttanddardd）代表表推荐标标准，2232是是标识号号，C代代表RSS2322的最新新一次修修改（119699），在在这之前前，有RRS2332B、RRS2332A。它它规定连连接电缆缆和机械械、电气气特性、信信号功能能及传送送过程。例例如，目目前在IIBM

42、 PC机机上的CCOM11、COOM2接接口，就就是RSS-2332C接接口。2.2.1 RRS-2232电电气特性性EIA-RS-2322C对电电器特性性、逻辑辑电平和和各种信信号线功功能都作作了规定定。 在TTxD和和RxDD上： 逻辑辑1(MMARKK)=-3V-155V逻辑辑0(SSPACCE)=+3+155V在RRTS、CCTS、DDSR、DDTR和和DCDD等控制制线上： 信号号有效（接接通，OON状态态，正电电压）+3VV+115V信号号无效（断断开，OOFF状状态，负负电压)=-33V-15VV 以上上规定说说明了RRS-2322C标准对对逻辑电电平的定定义。对对于数据据（信息

43、息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在(315)V之间。 EIA RS-2322C 与与TTLL转换：EIAA RSS-2332C是是用正负负电压来来表示逻逻辑状态态，与TTTL以以高低电电平表示示逻辑状状态的规规定不同同。因此此，为了了能够同同计算机机接口或或终端的的TTLL器件连连

44、接，必必须在EEIA RS-2322C 与与TTLL电路之之间进行行电平和和逻辑关关系的变变换。实实现这种种变换的的方法可可用分立立元件，也也可用集集成电路路芯片。目目前较为为广泛地地使用集集成电路路转换器器件，如如MC114888、SNN751150芯芯片可完完成TTTL电平平到EIIA电平平的转换换，而MMC14489、SSN7551544可实现现EIAA电平到到TTLL电平的的转换。MAX232芯片可完成TTLEIA双向电平转换。 2.2.2RS-2232连连接器的的机械特特性连接接器：由由于RSS-2332C并并未定义义连接器器的物理理特性，因因此，出出现了DDB-225、DDB-11

45、5和DB-9各种种类型的的连接器器，其引引脚的定定义也各各不相同同。下面面分别介介绍两种种连接器器。 （1）DDB-225： PC和和XT机采采用DBB-255型连接接器。DDB-225连接接器定义义了255根信号号线，分分为4组： 异步通通信的99个电压压信号（含含信号地地SG）22，3，44，5，66，7，88，200，222 20mmA电流流环信号号 9个（122，133，144，155，166，177，199,233，244）空6个个（9，110，111，118，221，225） 保护地地（PEE）1个个，作为为设备接接地端（1脚） 注意意，200mA电电流环信信号仅IIBM PC和和

46、IBMM PCC/XTT机提供供，至AAT机及及以后，已已不支持持。 （22）DBB-9：在AAT机及及以后，不不支持220mAA电流环环接口，使使用DBB-9连连接器，作作为提供供多功能能I/OO卡或主主板上CCOM11和COMM2两个个串行接接口的连连接器。它它只提供供异步通通信的99个信号号。DBB-255型连接接器的引引脚分配配与DBB-255型引脚脚信号完完全不同同。因此此，若与与配接DDB-225型连连接器的的DCEE设备连连接，必必须使用用专门的的电缆线线。 电缆缆长度：在通信信速率低低于200kb/s时，RSS-2332C 所直接接连接的的最大物物理距离离为155m（50英尺尺

47、）。 最大直接接传输距距离说明明：RSS-2332C标标准规定定，若不不使用MMODEEM，在在码元畸畸变小于于4%的情情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。2.2.3 RRS-2322的接口口信号RS-2322 的功功能特性性定义了了25芯标标准连接接器中的的20根信信号线，其其中2条地线线、4条数据据线、111条控控制线、3条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有10根，它们是： （1）联联络控制制信号线线：数据据发送准准备好（Data set ready-DSR)有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。 数据据终端准准备好(Datta ttermminaal rreaddy-DDTR)有有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。 这两两个信号号有时连连到电源源上，一一上电就就立即有有效。这