用VHDL設計專用串行通信芯片

WTHR.VHD作為整個芯片的發送模塊，其中包括發送保持器、并/串轉換。

端口描述如下：

entity wthr is

port (sen:in STD_LOGIC; --發送使能信號

whtr: in STD_LOGIC; --寫發送保持器信號

dbus: in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0;

--8位數據線，單向

rsthr:in STD_LOGIC; --清發送保持器

thre:out STD_LOGIC; --發送保持器數據空

thre：out STD_LOGIC; --發送串行數據線

clkout:out STD_LOGIC; --發送數據同步時鐘信號

sclk: in STD_LOGIC); --波特率發生器產生的分頻信號

end wthr；

當發送保持器無數據時，thre信號有效，通知CPU可寫。一旦CPU寫入數據且sen有效，便根據波特率發生器產生的sclk信號將數據并/串轉換，并通過dout和clkout將串行數據和同步時鐘發送。

process (rsthr,sclk,sen,sef) --parallel data to serial data variable l:integer range 0 to 7;

begin

if rsthr='1' then

m=0;

1:=7;

sef='1';

elsif wthr='1'then

sef='0';

elsif sen='1'and sef='0' then

if sclk'event and sclk='1' then

dout=w_p(1);

m=m+1;

l:=1-1;

if m=7 then

m=0;

1:=7;

esf=='1';

end if;

end if;

end if;

end process;

3 實現難點及使用VHDL應注意的一些問題

由于VHDL語言是描述硬件行為的，相對其它開發軟件的高級語言而言，在編程過程中有一些特殊性，所以經常會出現語法正確但無法綜合的問題。其原因多半因為編程者對硬件內部的工作原理了解不夠，寫出的代碼硬件無法實現。通過這塊芯片的設計，在此總結出一些應注意的問題，供大家參考：

（1）在一個進程中只允許一個信號上升沿作為觸發條件。

（2）信號值改變后要經過一個小的延時才能生效，同個信號不能在多個進程中賦值（因為多個信號源不能同時對同一個信號驅動）。

（3）時序電路和組合電路最好不要在同一個進程中，以免費資源。

（4）一個功能模塊最好按上升沿信號分多個進程完成，各進程間用信號聯系。

（5）同一個信號在進程中的值改變后，要注意該值改變前后該進程中其它變量的變化，避免邏輯死鎖。

（6）在順序語句中，注意信號因賦值后需延時改變而與變量的不同。

（7）設計雙向三態數據線時，內部數據線最好讀寫分開。與外部結合時，不同讀數據線之間，讀寫數據線之間應使用三態門，且由讀信號控制。

本設計由于采用了VHDL語言作為輸入方式并細合可編程邏輯門陣列CPLD，大大縮短了設計周期，提高了設計的可靠性、靈活性，使用戶可根據自己的需求，方便、高效地設計出適合的串行通信芯片。