测控技术与仪器 毕业论文范文——基于FPGA的UART接口设计

《测控技术与仪器 毕业论文范文——基于FPGA的UART接口设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于FPGA的UART接口设计摘要本设计完成的是集成于FPGA中的UART通信接口电路的设计。本文先介绍了整个系统的硬件电路设计，而后用VHDL硬件描述语言完成了系统控制程序的编写，并对系统进行了程序仿真及调试验证。本文特别详细的讨论了系统程序的编写，因为他关系到整个系统的功能实现，也是本设计的重点所在。设计中选用Protel99se作为电路图编辑软件，选用Max+plusⅡ作为仿真环境。整个设计完成后，通过功能仿真及硬件调试，证明本设计实现了设计的各项要求。关键词：UART，VHDL，FPGA第

2、42页共42页FPGA-basedUARTinterfacedesignAbstractThedesignwascompletedintheintegrationofFPGAUARTcommunicationinterfacecircuitdesign.Thispaperintroducesawholesystemofhardwarecircuit,andthencompletesVHDLlanguageproceduresandthesystemofcertificationtesting.In

3、thispaper,inparticularadetaileddiscussionofthesystem'sprocedures,becauseitrelatedtothefunctionsofthesystemasawholeachieved,thedesignisthekeypoint.DesignselectedProtel99SEasacircuitdiagrameditingsoftware.selectedMax+plusIIasasimulationenvironment.Thewh

4、oledesigniscompleted,functionalsimulationandhardwaredebugging,showthedesigntoachievethedesignrequirements.Keywords:UART,VHDL,FPGA第42页共42页1引言1.1UART简介UART（即UniversalAsynchronousReceiverTransmitter通用异步收发器），是一种异步串行通信方式。异步通信方式的特点是：通信的发送方和接收方各自有独立的时钟，传输的速率

5、由双方约定。异步传输是一个字符接一个字符传输，一个字符的信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。异步串行通信要求的传输线少，可靠性高，传输距离远。实现串口通信主要需要完成两部分工作：(1)将串口电平转换为设备电路板的工作电平，即实现RS-232电平和TTL/CMOS电平的转换；(2)接收并且检验串行的数据，将数据变成并行的并提供给处理器处理。实现RS-232电平和TTL/CMOS电平转换可以用接口芯片来实现，实现数据的串行到并行转换用的是UART，它们是实现串行通信必不可少的两个部分[1]。

6、在串行通信中，数据是逐位地按由低位向高位的顺序传送的，而在计算机中数据却是并行传送的。因此发送端在发送前先要把并行数据转换为串行数据，然后再发送。而接收端在接收时，又要把串行数据转换为并行数据，然后才能加工处理。通常这样的转换可以用软件的方法实现，也可以用硬件方法实现。所谓串行接口，就是用来完成串/并转换和并/串转换功能的专门设备。新型的UART芯片已经相当复杂，有的含有许多辅助的模块（如FIFO），他们可以满足较高速度的要求。但无论是哪种专用的UART芯片，其引脚较多、体积较大，与其它器件的接口

7、较为复杂。专用UART芯片能够实现比较全面的串行通信功能，而在实际应用中我们往往只需要使用到UART的部分功能，这就造成了一定的资源浪费。在串行接口电路设计中如果使用高密度可编程逻辑器，那么在剩余资源充足的情况下我们可以充分利用剩余资源实现所需的UART的功能，这样就无需再外接专门的UART芯片，从而简化了电路、缩小了体积、提高了可靠性，并且具有了更大的灵活性，如今这一愿望已成为现实[2,3]。1.2UART的发展现状通用异步收发器(UniversalAsychronousReceiver第42页

8、共42页Transmitter，UART)是雷达中常用的器件类型，多用于全机监测、指令发送接收、状态传递、键盘显示操作以及控制等等。由于许多大的器件供应商不再生产此类军品级产品，因此，就必须另寻途径解决其在雷达中的应用问题。利用可编程器件实现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增减配置，是我们在设计中值得考虑的一种方法。在嵌入式系统中，嵌入式CPU往往要通过各种串行数据总线与“外界”进行通信。在应用中，异步的串行数据通信用得较多，而通用异步收发器在其