毕业论文——基于FPGA的UART设计

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1、毕业设计说明书基于FPGA的UART设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期基于FPGA的UART设计摘要：串口通信即我们通常所说的UART通信，这种总线通信技术现在已经应用非常广泛，在各类数据收发设备中都能看到它的身影。在使用FPGA的基础上对UART进行相关设计，可以更加方便地实现UART的基本功能。本文首先对FPGA以及硬件描述语言做了简略的介绍，重点阐述了UART的工作原理，内部结构以及数据收发的基本格式，对于串口技术相关知识也做了简介。接着在了解各个模块之间的联系，特点以及如何相互协调工作的基础上对UART进行模块化的设计，通过VH

2、DL语言来描述各个模块功能的实现。具体分为顶层设计模块，发送模块，接收模块以及波特率模块。然后在Modelsim仿真环境下对各个模块进行仿真，得到仿真波形，将波形结合实际收发的数据来判断仿真的正确性。其中对于波特率模块实现了可调，可以配置115200以下的常见波特率，文中列出了3600，7200，9600以及115200这四种不同的波特率，并对每种情况进行仿真验证。最后根据软件仿真结果表明数据的正确性，并且验证了UART的基本功能。关键词：FPGA；VHDL；UARTThedesignofUARTbasedonFPGAAbstract：Serialcommun

3、icationissaidUARTcommunicationinourdailylife,thebuscommunicationtechnologyisnowwidelyused.Itcanbesawinvarioustypesofdatatransceiverdevice.ThedesignofUARTbasedonFPGAcanbemoreconvenienttorealizethebasicfunctionofUART.ThispaperfirstlymakesabriefintroductionoftheFPGAandhardwaredescripti

4、onlanguage,expoundstheworkingprinciple,internalstructureandbasicformatofsendingandreceivingdataoftheUART.Italsointroducestheserialinterfacetechnology.ThenitwilldesignthemodulesoftheUARTonthebasicofunderstandingtherelationshipbetweenthevariousmodules,workingcharacteristicsandthewayth

5、eycoordinatingwitheachother.UsingVHDLlanguagetodescribetherealizationofthefunctionofeachmodule.Thesemodulesaredividedintothetop-leveldesigningmodule,sendingmodule,receivingmoduleandthebaudratemodule.ThenmakingthesimulationofvariousmodulesintheenvironmentoftheModelsimandgettingthesim

6、ulationwave.Thenconnectingthewavetotheactualsendingandreceivingdatatojudgethecorrectnessofthesimulation.Anditisadjustableforbaudratemodule,youcanconfigurethecommonbaudrateunder115200.Inthispaperitlistsfourdifferentbaudrateof3600,7200,9600and115200,andmakesthesimulationforeachcase.Ac

7、cordingtothesoftwaresimulationresultsitwillshowthecorrectnessofthedata,anditcanillustratethebasicfunctionoftheUART.Keywords: FPGA; VHDL;UART目录1.概述11.1课题的意义11.2EDA技术简介11.3FPGA技术简介21.4硬件描述语言简介21.5课题的主要研究工作及设计方案31.6论文结构32.UART系统设计42.1UART基本工作原理42.2串口相关技术概述42.3系统结构设计43.系统设计实现73.1设计流程概述7

8、3.2系统顶层软件设计83.3系统发送