1.1.1 PCI空間配置模塊
　PCI協議支持3種地址空間：I/O空間、內存空間和配置空間。配置空間是PCI所特有的一種空間，其大小為256 B，前64 B是必需的，記錄了PCI串口設備的基本信息。PCI設備的一些主要的信息如下：
　(1) VendorID、DeviceID:分別表示設備的生產廠商和設備編號。
　(2) Command：命令寄存器，包含設備控制位，包括允許存儲器讀寫響應等。
　(3) Status：狀態寄存器，記錄PCI總線的相關事件信息。
　(4) Base Adress Register：基地址寄存器，指示此PCI設備按I/O方式還是按內存方式進行讀寫以及需要的地址空間大小。
　(5) Interrupt Line、Interrupt Pin：為設備使用的中斷號和中斷引腳。
1.1.2 偶校驗模塊
　PCI總線的偶校驗用于檢驗數據傳輸是否正確。在PCI總線上，利用偶校驗模塊檢查每次傳輸中主設備是否正確地尋址到目標設備，以及它們之間的數據是否正確地傳輸。
1.1.3 地址譯碼和命令譯碼模塊
　地址譯碼模塊主要用于檢測地址與此PCI串口設備的基地址是否匹配，如果匹配，則PCI串口設備響應當前的總線操作。
　命令譯碼模塊表示PCI串口設備響應不同的總線命令，通過檢測PCI-cbe[3：0]信號線上的值，完成命令譯碼。
1.1.4 設備狀態機模塊
　PCI總線接口電路是時序復雜的接口電路,它的復雜性由PCI總線操作的多樣性決定。根據PCI的總線操作類型和總線操作時序關系，在這里抽象出一種簡潔明了，符合總線時序、更易于硬件描述語言實現的狀態機?？偩€接口狀態機示意圖如圖4所示。狀態機的設計是整個設計的核心部分,利用該狀態機可以完成配置寄存器、存儲器、I/O的讀寫操作。

　狀態機包括4個狀態：空閑(idle)狀態、配置讀寫（con）狀態、存儲器或I/O讀寫(rw)狀態、傳輸中止（backoff）狀態。系統復位后，狀態機轉入空閑狀態，在空閑狀態中采樣總線，并根據總線的變化來決定狀態機即將轉入的狀態。如果此時命令總線上是配置寄存器讀寫命令，判斷PCI-irdy信號是否有效來決定下一可能的狀態。如果信號無效，則狀態機轉入傳輸中止狀態，然后返回空閑狀態；如果信號有效，則狀態機轉入配置讀寫狀態。如果此時命令總線上是存儲器或者I/O的讀寫命令，則判斷PCI-frame信號是否有效來決定下一可能的狀態。如果信號無效，狀態機轉入傳輸中止狀態，然后返回空閑狀態；如果信號有效，狀態機轉入存儲器或I/O讀寫狀態。
1.2 UART模塊
　PCI總線傳輸的是并行數據，而串口傳輸的是串行數據，要想實現PCI總線與串口的數據傳輸，必須通過UART完成數據的串并/并串轉換。本文設計的基于FPGA的UART由4個模塊組成：波特率發生器模塊、寄存器控制模塊、接收模塊以及發送模塊。UART的總體框圖如圖5所示。

1.2.1 波特率發生器模塊
　波特率發生器實際上就是一個分頻器，用來產生和串行通信所采用的波特率同步的時鐘，這樣才能按照串行通信的時序要求進行數據接收或發送[3]。本設計中UART收發的每一個數據寬度都是波特率發生器輸出時鐘周期的16倍,即假定當前按照9 600 b/s進行收發,那么波特率發生器輸出的時鐘頻率應為9 600×16 Hz。
1.2.2 寄存器控制模塊
　設計的UART包括：2個數據緩沖寄存器(接收、發送緩沖寄存器)；2個狀態寄存器(中斷識別、線路狀態寄存器)；2個控制寄存器(中斷使能、線路控制寄存器)；2個移位寄存器(接收、發送移位寄存器)。寄存器控制模塊完成除了移位寄存器外的所有寄存器的讀寫控制。
1.2.3 接收模塊
　接收模塊包括接收緩沖寄存器和接收移位寄存器。在接收數據開始時，為了能夠準確地傳輸數據，先要清空接收緩沖寄存器和接收移位寄存器，然后接收移位寄存器等待檢測數據的起始位。檢測到有效的起始位后開始接收數據，同時啟動接收數據計數器，統計接收數據的位數，直到接收到滿足需求的數據位。如果需要奇偶校驗，則產生校驗位。最后接收停止位，完成1幀數據（起始位+數據位+奇偶校驗位+停止位）的接收，將數據存入接收緩沖寄存器，進行下一幀數據的接收，并通知上位機讀取數據。