基于vhdl的全双工异步接收发送器

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1、基于VHDL的全双工异步接收发送器专业名称：电子信息与工程姓名：指导老师：摘要:利用V1IDL语言设计出全双工异步接收发送器电路的方法，并通过计算机仿真和验证设计的正确性关键字:VHDL、EDA、全双工异步接收发送器Summary:Inthispaper,ThemeansofTheFullDuplexURATisdesignedbasedonthelanguageofVHDL,Italsopassthevaliditytestoftheemulatorandvalidatedesign.Keyword

2、s:Very-HighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage、ElectronicDesignAutomation、TheFullDuplexURAT一、引言随着电子技术的发展，现场可编程门阵列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD的出现，使得电子系统的设计者利用与器件相应的电子CAD软件，在实验室里就可以设计自己的专用集成电路ASIC器件。这种可编程ASIC不仅使设计的产品达到小型化、集成化和高可靠性，而且器件具有用户可编程特性，大大缩短了设

3、计周期，减少了设计费用，降低了设计风险。目前数字系统的设计可以肓接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自上至下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，盲到生成器件，实现电子设计自动化。英中电子设计自动化(EDA)的关键技术之一就是可以用硬件描述语言(HDL)来描述硬件电路oVHDL是用来描述从抽象到具体级别硬件的工业标准语言，它是由美国国防部在20世纪80年代开发的HDL,现在已成为IEEE承认的标准硬件描述语言。VHDL支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和

4、硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持大规模设计的分解和已有设计的再利用等优点。利用VHDL这些优点和先进的EDA工具，根据具体的实际要求，我们可以自己来设计全双工异步接收发送器。二、基木概念2.1、通信方式对于点与点之间的通信，按消息传送方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。2.2、并行和串行传输在数字通

5、信中，按照数字信号码元排列方法不同，有串行传输与并行传输之分。所谓串行传输，是将数字信号码元序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输，如图(a)所示。如果将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输，则称为并行传输，如图(b)所示。发送设备接收设备(a)串行传输发送设备11_r接收设备11__1AaiIaiiiaiI■11_1•A111(b)并行传输图2.2串行和并行方式传送2.3、同步和异步传输2.3.1、异步传输在异步传输方式中，字符是数据传输单位。当采用这种方式传输数据

6、时，字符既可以一个一个地连续发送，也可以随机地进行单独发送，因此接收端无法通过计时方式对字符传输的起始时刻加以预测。可是在这种传输方式下一个字符的传输一旦开始，那么组成这个字符的各个数据位将被连续发送，并且每个数据位所持续的时间是相等的。接收端可以根据这个特点与数据发送端保持同步，以便正确恢复数据。也就是说，在异步传输过程中发送端和接收端在数据位这个级别上仍是保持同步的，而在字符这个级别收发双方则不必进行同步。在实现异步串行通信的过程中，当没有字符被发送时，传输线路保持空闲状态,其信号电平与二进制1对

7、应的电平相同。而在发送字符时，为了通知接收端新字符的到来，在字符前面将附加一个起始位。这个起始位的长度为1位，其信号电平与二进制0对应的电平相同。接收端通过检测信号电平发生的跳转来判断新字符的到达，从而与发送端取得同步。同样，为了通知接收端目前一个字符已传输结束，在字符代码的最后将附加一个停止位。这个停止位的长度可以是K1.5或2位，其信号电平与二进制1对应的电平相同。图2.3描述了异步通信的数据格式，其中停止位的长度是2位。值得一提的是，字符代码的长度取决于所釆用的编码方案。例如，ASCII编码中每

8、个字符的代码长度是7位，EBCDIC编码中每个字符的代码长度是8位。有时为了提高数据传输的可靠性，也可以在字符代码和停止位间设置一个校验位。第n+1个声符<八、00/1空闲位00/1...0/10/1n字符代码g(5-8伎)補第n个字符图2.3井步串行通信的数据格式在异步传输中，接收端通过检测起始位和停止位来接收新近到达的字符，这就使得收发双方每传输一个字符就重新校正一次同步关系。这种方式不易造成时钟误差的积累，对时钟精度要求不高，且不需要传输门的时钟控