基于fpga的uart设计

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1、四川师范大学本科毕业设计基于FPGA的UART设计学生姓名院系名称专业名称班级学号指导教师完成时间基于FPGA的UART设计电子信息工程专业摘要：UART(通用异步收发器)是一种应用广泛，协议简单，易于调试的串行传输接口。FPGA是能高密度，低消耗完成所需要的逻辑功能的一种在线可编程器件，是现在业内提高系统集成度最佳技术之一，其可反复配置，且使用灵活。VHDL是描述电路功能或行为的一种硬件语言。本文首先阐述了运用FPGA实现UART接口的意义。接着介绍了UART的波特率发生器，发送功能和接收三大核心功能的理论

2、知识。FPGA的工作原理，配置模式以及VHDL语言实现状态机的相关理论基础。给出了运用VHDL语言将UART三大功能嵌入在FPGA上的模块化设计方法。设计包括四大模块：顶层模块，波特率发生器，UART接收器，UART发生器。在FPGA片上集成UART主要功能，减少了电路板体积，同时电路也增加了可移植和反复配置功能，有效提高了电路的集成度和灵活性。最后运用Quartusii9.1实现了其功能仿真。关键词：FPGAUARTVHDL有限状态机IITheDesignofUniversalAsynchronousRec

3、eiverTransmitterBasedonFPGAAbstract：UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter)isawidelyused,simpleprotocol,easytodebugserialtransmissioninterface.FPGAiscapableofhigh-density,low-costneededtocompletealineofprogrammablelogicdevices,isnowoneoftheindustry's

4、besttechnologiestoimprovesystemintegration,whichcanberepeatedtoconfigureanduseandflexible.VHDLdescriptionofthecircuitfunctionorbehaviorisahardwarelanguage.ThispaperfirstdescribestheuseofFPGAtorealizethesignificanceoftheUARTinterface.Thenintroducedthetheoryo

5、fknowledgeUARTbaudrategenerator,sendingandreceivingthreecorefunctions.FPGAworks,configurationmodeandtheVHDL-basedstatemachinetheory.GivestheUARTusingVHDLlanguagetothreefunctionsembeddedintheFPGAdesign.Designincludesfourmodules:thetop-levelmodule,baudrategen

6、erator,UARTreceivers,UARTgenerator.Integratedon-chipUARTFPGAbasicfunctions,reducingboardspace,thecircuitalsoincreasestheportabilityandrepeatedconfigurationcapabilities,improvetheintegrationandflexibilityofthecircuit.Finally,theuseofQuartusii9.1implementsits

7、functionalsimulation.KeyWords：FPGA;UART;VHDL;FSMII目录摘要：IAbstract：II1绪论11.1课题背景11.2课题研究现状21.3课题研究内容与主要工作31.4课题内容结构32UART理论基础42.1接口技术简介42.2UART基本结构42.3UART数据帧格式52.4涉及到的理论计算63设计工具73.1课题硬件平台——FPGA73.2设计工具QuartusII简介与使用73.3VHDL语言简介74UART实现方案84.1系统总体结构84.2顶层模块设计8

8、4.3波特率发生模块设计94.4接收模块104.5发送模块设计125UART设计的仿真与验证155.1波特率发生模块仿真155.2接收模块仿真155.3发送模块仿真166总结17参考文献18致谢19附录20I基于FPGA的UART设计1绪论在计算机的数据通信中，外设一般不能与计算机直接相连，它们之间的信息交换主要存在以下问题：(1)速度不匹配。外设的工作速度和计算机的工作速度不一样，而且外设之间的工