CPLD(Complex Programmable Logic Device)是一种复杂的用户可编程逻辑器件，由于采用连续连接结构。这种结构易于预测延时，从而电路仿真更加准确。CPLD是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计。近年来，由于采用先进的集成工艺和大批量生产，CPLD器件成本不断下降，集成密度、速度和性能大幅度提高，一个芯片就可以实现一个复杂的数字电路系统;再加上使用方便的开发工具，使用CPLD器件可以极大地缩短产品开发周期，给设计、修改带来很大方便[1]。本文以 ALTERA公司的MAX7000系列为例，实现MCS51单片机与PC104 ISA总线的并行通信。采用这种通信方式，数据传输准确、高速，在12 MHz晶振的MCS51单片机控制的数据采集系统中，可以满足与PC104 ISA总线接口实时通信的要求，通信速率达200 Kbps。
1 系统总体设计方案
本系统用CLPD实现单片机与PC104 ISA总线接口的并行通信。由于PC104主要完成其它方面的数据采集工作，只是在空闲时才能接收单片机送来的数据，所以要求双方通信的实时性很强，但数据量不是很大。因此，在系统设计中单片机中断方式接收数据，PC104采用查询方式接收数据。系统设计方案如图1所示。
在图1单片机部分，D[0..7]是数据总线，A[0..15]是地址总线，RD和WR分别是读写信号线，INT0是单片机的外部中断。当单片机的外部中断信号有效时，单片机接收数据。
在CPLD部分，由一片MAX7000系列中的EPM7128LSC84来实现，用来完成MCS51与PC104ISA总线接口之间的数据传输、状态查询及延时等待。
在PC104 ISA部分，只用到ISA的8位数据总线D[0..7]，A[0..9]是PC104的地址总线;IOW和IOR是对指定设备的读写信号;AEN是允许DMA控制地址总线、数据总线及读写命令线进行DMA传输，及对存储器和I/O设备的读写;IOCHRDY是I/O就绪信号，I/O通道就绪为高，此时处理机产生的存储器读写周期为4个时钟周期，产生的I/O读写周期和DMA字节传输均需5个时钟周期，MCS51通过置此信号为低电平来使CPU插入等待周期，从而延长I /O周期;SYSCLK是系统时钟信号，是为了与外部设备保持同步;RESETDR是上电复位或系统初始化逻辑，是系统总清信号。
2 基于MAX+plus II的硬件实现
本系统是用ALTERA公司的CPLD开发工具MAX+plusII。它支持多种输入方式，给设计开发提供了极大的方便。系统的主体部分仍是用原理图输入方式。由于库中提供了现在的芯片，所以使用很方便。原理图输入部分如图2和图3所示。图2主要完成单片机与ISA接口通信中的数据传输和握手判断。
D[0..7] 单片机的8位双向数据总线;
PCD[0..7] ISA接口的8位双向数据总线;
PCRD ISA接口的读有效信号;
PCWR ISA接口的写有效信号;
判断单片机已写数据或读走数据;
PCSTATE 单片机用此查询ISA接口已取走数据;
MSCRD 单片机的读有效信号;
MCSWR 单片机的写有效信号;
INT0 单片机的外部中断信号;
当MCUWR信号有效后，单片机把数据锁存于74LS374(1)中，此时，PCSTATE变为高电平。PC104用STATE信号选通 74LS244来判断数据位PCD0是否为高电平，如果为高，说明单片机送来了数据，那么使PCRD有效，从数据存器74LS374(1)中取走数据。此时，PCSTATE变为低电平，单片机通过判断此信号为低电平来判定PC104已取走了数据，可以发下一个数据。
当PCWR信号有效后，PC104把数据锁存于74LS374(2)中，此时，INT0变为低电闰，单片机产生外部中断，使MCSRD信号有效，从数据锁存器74LS374(2)中取走装饰，INT0变为高电平。PC104用STATE信号选通74LS244判断数据位PCD1是否为高电平，如果为高电平，说明单片机取走了数据，可以发送下一个数据。 PC104与单片机进行通信，最关键的就是速度匹配问题。由于PC104的速度快，而单片机的速度较慢，所以，要在PC104的IOCHRDY处插入等待周期，如图3所示。
IOCHRDY 用来使ISA接口等待5个时钟周期;
DLY_D 延时输入信号;
DLY_CK 延时等待时钟
(本文转自电子工程世界：http://news.eeworld.com.cn/LED/2014/0423/article_10576.html)