基于FPGA的串口设计毕业设计论文

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1、毕业设计（论文）题目基于ＦＰＧＡ的串口设计　　　　　目录目录2摘要2第一节绪论4１.１研究背景4１.２课题研究现状及发展存在的主要问题41.3课题研究的指导思想及其技术指标51.3.1UART模块51.3.2基于FPGA串口设计的技术要求5第二节UART原理介绍52.1UART结构和工作原理52.1.1UART原理5２.１.２UART的结构6第三节方案选择73.1设计语言选择73.1.1VHDL编程语言的优势73.1.2VHDL基本介绍83.2FPGA核心芯片的选择83.3电平转换方式选择83.

2、4总体框图设计9第四节系统硬件设计94.1器件芯片介绍94.1.1FPGA核心板EP1C12介绍94.1.2MAX232104.1.3RS232114.2系统整体结构11第五节系统软件设计135.1发送数据程序流程图135.2接收数据流程图145.3系统源程序设计15第六节总结19致谢20参考文献21摘要随着微电子技术的发展，电子设备逐渐向着小型化、集成化方向发展。ＵＡＲＴ由于具有可靠性高、传输距离远、线路简单等优点，被广泛应用于串行通信电路。本设计是基于现场可编程门阵列ＦＰＧＡ的嵌入式ＵＡＲＴ模

3、块化设计方法。利用ＦＰＧＡ实现ＵＡＲＴ的功能与ＰＣ机实现串口通信。ＵＡＲＴ模块是通过ＭＸ２３２转换电平与ＰＣ机进行通信，采用硬件描述语言（ＶＨＤＬ）实现逻辑电路，整个设计采用模块化实现，通过有限状态机，增加设计灵活性、降低成本。关键字【ＦＰＧＡ、ＵＡＲＴ、串行通信、ＰＣ机、ＶＨＤＬ】　　　　　　　　　　　　　Abstrac　　　WiththeRapiddevelopmentofmicroelectronicstechnology,Electronicequipmentbecomesmalleran

4、dintegrated.UARTbecauseofitshighreliability,longtransmissiondistance,linesbecomebroaderandsimpleserialdatacommunicationcircuit.ThedesignisbasedonFieldProgrammableGateArray(FPGA)designmethodologyforembeddedUART.WeuseFPGAtocometruethecommunicationbetwee

5、nUARTandpersonalcomputer,allbasedonthesemodulesfeaturehardwaredescriptionlanguageVHDLandimplementedthroughthefinitestatemachine,andenhancedesignflexibility,reducedcosts.KeyWords:【ＦＰＧＡ、ＵＡＲＴ、USART、ＰＣ、ＶＨＤＬ】第一节绪论１.１研究背景　近几十年，电子技术飞速发展，高新科技日新月异。传统的设计方法也逐渐被淘

6、汰掉，取而代之的是基于ＥＤＡ的芯片设计技术。现场可编程门阵列FPGA（FieldProgrammableGateArray）与复杂可编程器件CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）是当今最常见的两类可编程集成电路（ＡＳＩＣ），其性能好、可靠性高、容量大、体积小、功耗小、使用灵活、设计周期短、成本低、硬件功能能够通过编程实现，提高电子设计系统的灵活性和通用性。它广泛应用于航天航空、网络通信、军用雷达、工业控制等多个领域，但FPGA／CPLD器件同单片机、ＡＲＭ等器件不

7、同，内部没有集成的UART，因此要实现串行通信，必须另行开发独立UART模块。UART即通用异步收发器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）,它在数据通信时需要的连线少，具有相关工业标准提供的标准的接口电平规范，所以被广泛用于控制领域。本设计是基于FPGA器件设计了符合RS-232标准的UART，以利于实现FPGA开发系统与ＰＣ机之间的串口数据交换。１.２课题研究现状及发展存在的主要问题通用异步收发器（UART）是雷达中常用的器件类型，多用于全机检测

8、、指令发送接收、状态传递、键盘显示操作以及控制等。由于许多大的器件供应商不在生产此类军用类产品，因此，就必须用别的方法其在雷达中的应用。应用可编程器件实现UART功能模块，既可以满足产品类别的需求，又可以在使用中根据实际情况更改配置，这是我们设计中值得考虑的一种方法。在嵌入式系统中，CPU往往要通过各种串行数据总线与“外界”进行通信。FPGA芯片具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件功能可通过软件的编程修改参数来实现，极大的提高了电子系统设计的灵活性与适用性。因此UAR