fpgacpld设计与实现uart

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1、巨录m21、FPGA的设计方法及软件平台21.1设计方法21.2设计平台32、i殳i十誠33、i殳i十棟44、课题背景与现实意义45、UART的工作原理56、UART芯片的性能指标66.1衡量UART的性能指标76.2可编程逻辑块1876.3输入输出块I/O76.4可编程互连资源PI77、UART的设计分析77.1UART设计概述77.2UART设计整体结构87.2.1顶层模块设计87.2.2波特率发生模块设计97.2.3接收模块设计107.2.4发送模块设计128、UART设计的仿真与验证148.1顶层程序与仿真148

2、.1.1顶层程序148.2波特率发生器程序与仿真158.2.1波特率发生器VHDL程序158.2.2程序仿真错误！未定义书签。8.3UART发送器程序与仿真168.3.2UART发送器的仿真波形188.4UART接收器程序与仿真188.4.1UART接收器VHDL程序188.4.2程序仿真.199、实验效果I冬1209.1结果：209.2满足要求2010结语2011参考文献20基于FPGACPLD设计与实现UART物电学院电信(职教)专业2009级谭久刚指导教师谭久刚摘要：通用异步收发器(UniversalAsynchr

3、onousReceiverTransmitter,UART)是一种广泛应用于短距离、低速、低成木通信的弟行传输接口。UART允许在电行链路t进行全双工通信。常见的串行接口芯片能够实现比较全而的中行通信功能。而在实际应用中。本文提岀一种采用可编程器件FPGA实现UART功能的方法。使用QuartusII自带的仿真器对各模块进行功能仿真和吋序仿真，实现了发送、接收等功能，验证了结果，表明没计正确，功能良好，符合设计耍求。关键字:UART;QUARTUSII;FPGA1、FPGA的设计方法及软件平台1.1设计方法传统的数字逻辑

4、设计手段是釆用原理图输入的方式进行的，当时所做的复杂数字逻辑电路及系统的设计规模比较小相对而言也比较简单，其中用到的FPGA或ASIC设计工作往往只能采用厂家提供的专用电路图输入工具來进行。为了满足设计性能指标，工程师往往需要花费很长时间进行手工布线并且还得非常熟悉所选器件的N部结构和外部引线特点，方能达到设计要求。这种低效率的设计方法大大延长了设计周期。设计往往是从功能描述开始的。设计人员首先要考虑规划出能完成某一具体功能、满足产品系统设计要求地某一功能模块，利用某种方式把功能描述出来，通过功能仿真以验证设计思路地正确

5、性。当所设计功能满足需要时，再考虑以何种方式完成所需要的设计，并能直接使用功能定义地描述。这就是自顶而下的设计方法，简单分为功能定义、设计输入、功能仿真、逻辑综合、综合后仿真、布局布线、布局布线后仿真、下载验证等8个步骤［9］。1.2设计平台本课题，逆辑设计使用的软件力Altera公司的QuartusII。QuartusII的主要特点：QuartusII是一个集成环境，可以完成整个FPGA幵发过程。QuartusII集成了很多著名的FPGA设计工具，根据设计流程合理应用这些工具，会使工程师的设计工作如鱼得水。Quartu

6、s11评面风格洵洁流畅，易学易用。Quartus11的评面秉承了卩I视化编程技术。界而根据设计流程而组织，整个设计过程只需按照界而组织结构依次点击相应的按钮或相应的选项即wJ*。强人的设计辅助功能。QuartusTT秉承了A1tera设计软件的强人辅助功能。在编写代码时可以使用编写向导生成文件头和模块框架，也可以使用语言模板帮助编写代码。在图形输入时可以使用辅助项帮助没计原理图。另外，QuartusII可以方便地生成IPCore（IP核）与高效模块为用户所用，大大减少了设计荞的工作量，提高了设计效率和质量。Quartus

7、II的集成工具主要分为设计输入工具、综合工具、仿真工具、实现工具和辅助设计工具等5类、HDLEditor可以完成设计电路的HDL语言的输入，能根据语法来彩色显示关键字；0带仿真器做仿真，特点是仿真速度快，仿真精度高；综合能力强。2、设计需求胃（通用异步收发器）是最为经典的串行通信接口，也是FPG应用中常用的基本模块。本设计要求在FPG中实现胃的基本功能，满足9600bps波特率，8位数据，1位停止位，无校验和流控的基本指标。通用异步收发器（UniversalAsynchrONousReceiver/Transmitt

8、er,UART）可以和各种标准串行接口，如RS232和RS485等进行全双工异步通信，具有传输距离远、成本低、可靠性高等优点。一般UART由专用芯片如8250,16450来实现，但专用芯片引脚都较多，内含许多辅助功能，在实际使用时往往只需耍用到UART的基木功能，使用专用芯片会造成资源浪费和成本提高。一般而言UART