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基于CPLD实现ISA总线异步串口扩展
1.介绍
ISA总线异步串口扩展是一种常见的计算机外围设备，它能够让计算机通过串口与其他设备通信，如打印机、调制解调器、数据采集器等。该扩展是基于ISA总线架构实现，并且采用异步通信协议来实现数据传输。
在本文中，我们将介绍如何基于CPLD实现ISA总线异步串口扩展。首先，我们将介绍ISA总线架构及其基本原理，然后，我们将阐述异步串口扩展的概念和实现方式。接着，我们将讨论CPLD的基本原理及其在异步串口扩展中的应用。最后，我们将给出实现ISA总线异步串口扩展的具体步骤和流程。
2.ISA总线架构及其基本原理
ISA总线是IBMPC和兼容机上的一种基本总线，它是Intel8088/8086CPU的扩展总线。该总线的主要特点是低速、面向字节、面向I/O和存储器共享。ISA总线的寿命较长，直到现在还有一些老旧的计算机设备在使用该总线。
ISA总线架构包括一个地址总线、一个数据总线、一个控制总线和一个时钟总线。通过地址总线和数据总线实现对输入/输出设备和存储器的读写操作；通过控制总线实现对总线的控制和管理，如启动传输、停止传输等；时钟总线则提供时钟脉冲信号，以便各种设备同步工作。
ISA总线的基本原理是主从式通信协议。该协议中，主设备是计算机主板上的芯片组，从设备是外围设备。主设备通过发送命令控制从设备的读写操作，并发送ACK信号确认从设备的响应。
3.异步串口扩展的概念和实现方式
异步串口扩展是指通过一个串口来扩展计算机的输入/输出功能。该扩展的主要特点是数据传输使用异步通信协议，速度较慢，但具有广泛的应用领域。
异步串口扩展的实现方式主要有两种：RS-232和RS-485。其中，RS-232是一种通用的标准串行通信协议，用于短距离通信（100米以内）；RS-485是一种工业通信标准，适用于较长距离（1200米）的通信。两种协议的物理接口和通讯方式不完全相同，但其基本原理是一致的。在本文中，我们将以RS-232为例来阐述异步串口扩展的实现方式。
异步串口扩展的实现方式涉及到串口通信的各个环节，包括UART芯片、串口驱动程序、串口线路等。其中，UART芯片是实现串口通信最核心的部分，它负责将计算机的并行数据转换成串行数据，并进行发送和接收操作。串口驱动程序则负责管理串口的硬件和软件操作系统之间的接口，使得操作系统能够正确地访问和使用串口。串口线路则是指串口接口板与其他设备之间的物理连接。
4.CPLD的基本原理及其在异步串口扩展中的应用
CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）是一种可编程逻辑芯片。它可以通过编程改变里面的逻辑电路，从而实现各种功能。CPLD的基本原理是通过可编程逻辑单元（PLU）和可编程连续器（CCTest）实现逻辑功能。
CPLD在异步串口扩展中的应用主要有两个方面：时序控制和数据处理。在时序控制方面，CPLD可以根据不同的串口协议和数据传输速率，控制串口芯片的时序信号，使其得到正确的波特率；在数据处理方面，CPLD可以实现串口数据的缓存和处理，以减轻计算机CPU的负荷。
5.实现ISA总线异步串口扩展的具体步骤和流程
下面我们以CPLD为核心，实现一个基于ISA总线的异步串口扩展。其具体步骤和流程如下：
1.确定串口芯片型号，并设计相应的电路图。在本文中，我们将以常用的8250芯片为例。该芯片需要使用时钟信号、数据总线和控制总线。在电路图中，我们需要根据芯片规格书开关设置芯片的波特率等参数，以便正确地控制数据传输速率。
2.将8250芯片与CPLD相连接，通过CPLD控制其时序和数据传输。
3.设计CPLD逻辑电路，实现裸板程序。在该程序中，我们需要实现UART芯片的初始化设置、发送和接收操作等功能；同时，需要与计算机里的操作系统进行通信，以便正确地管理串口硬件和软件。
4.编辑裸板程序，并使用编译器进行编译生成二进制文件。然后，将二进制文件下载到CPLD中，并将其与计算机连接，以供调试和测试。
5.在调试和测试过程中，需要适当增加调试代码，并使用仿真工具对程序进行仿真和验证。调试完成后，再将程序下载到CPLD中。
6.系统测试。在测试过程中，需要在计算机中安装串口驱动程序，并进行连线测试。测试内容包括串口波特率设置、数据传输测试、故障检测等。测试完成后，点亮灯模拟器提示测试成功。
6.结论
本文详细介绍了基于CPLD实现ISA总线异步串口扩展的原理和实现方法。通过该扩展，计算机能够与其他设备进行通信，满足各种应用需求。同时，CPLD的应用也大大提高了计算机系统的灵活性和可扩展性。希望该文能够对有关人员在设计实现异步串口扩展方面提供一些参考和帮助。