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摘要 ..................................................................................................................................................1

正文 ..................................................................................................................................................1

1. RS232 协议简介...............................................................................................................1

1.1

1.2

1.3

串口 .....................................................................................................................1

RS232 串口 .........................................................................................................2

数据帧 .................................................................................................................3

2. 系统设计...........................................................................................................................4

2.1

2.2

总体设计 .............................................................................................................4

各模块设计及参数 .............................................................................................4

3. 系统调试...........................................................................................................................8

3.1

3.2

仿真调试 .............................................................................................................8

下载调试 .............................................................................................................9

4. 系统指标测试...................................................................................................................9

4.1

4.2

4.3

功能说明 .............................................................................................................9

管脚分布及说明 .................................................................................................9

元件清单及资源利用情况 ...............................................................................10

5. 附录.................................................................................................................................11

5.1 源程序 ...............................................................................................................11

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RS232 串口通信控制器

摘要

本实验使用 VHDL 语言设计了一个串口通信控制器，实现了 CPLD 和

PC 机通过 RS232 协议进行数据通信。利用 MAXII EPM1270T144C5 为核心

芯片的数电实验开发板下载实现。串口的波特率选择 9600bit，处于双工工作

状态。按“发送键”CPLD 向 PC 发送字符串“welcome”；PC 课随时向 CPLD

发送 0~F 的十六进制数据，CPLD 接收后译码显示在 7 段数码管上。

Abstract

In this study, using the VHDL language designed a serial communications

controller, to achieve the CPLD and the PC through RS232 protocol for data

communication. Core chip using MAXII EPM1270T144C5 several power

board download experimental development to achieve. Serial port baud rate

selection 9600bit, in the duplex working condition. Press the "Send button"

CPLD send the string to the PC "welcome"; PC class at 0 ~ F to the CPLD

send the hexadecimal data, CPLD decoding after receiving the 7-segment

display on.

关键词： VHDL RAS232 串口通信 CPLD

正文

1. RS232 协议简介

1.1 串口

串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与

Universal

SerialBus 或者 USB 混淆）。大多数计算机包含两个基于 RS232 的串口。串

口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多 GPIB 兼容的设备也带有口。

同时，协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比

按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同

时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如 IEEE488

定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过 20 米，并且任意两个设备

间的长度不得超过 2 米；而对于串口而言，长度可达 1200 米。

典型地，串口用于 ASCII 码字符的传输。通信使用 3 根线完成：（1）

地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线

上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须

的。串口通信最重要的参数是、数据位、停止位和。对于两个进行通行的

端口，这些参数必须匹配：

a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit

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的个数。例如 300 波特表示每秒钟发送 300 个 bit。当我们提到时钟周期时，

我们就是指波特率例如如果协议需要 4800 波特率，那么时钟是 4800Hz。这

意味着串口通信在数据线上的采样率为 4800Hz。通常电话线的波特率为

14400，28800 和 36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离

成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是

GPIB 设备的通信。

b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信

息包，实际的数据不会是 8 位的，标准的值是 5、7 和 8 位。如何设置取决

于你想传送的信息。比如，标准的 ASCII 码是 0～127（7 位）。扩展的 ASCII

码是 0～255（8 位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII 码），那么每

个数据包使用 7 位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位

和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任

何通信的情况。

c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为 1，和 2 位。由

于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在

通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的

结束，并且提供计算机校正的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟

同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：

偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，

串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个

或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是 011，那么对于偶校验，校验位为 0，

保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位 1，这样就有 3 个逻

辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。

这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了

通信或者是否传输和接收数据是否不同步。

1.2 RS232 串口

RS-232（ANSI/EIA-232 标准）是 IBM-PC 及其兼容机上的串行连接标

准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工

业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中 RS-232 的传输长度或者

速度常常超过标准的值。RS-232 只限于 PC 串口和设备间点对点的通信。

RS-232 串口通信最远距离是 50 英尺。

DB-9 针连接头

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