基于fpga的异步串行通信毕业论文

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1、摘要摘要为了适应全数字化自动控制更加广泛的应用，采用FPGA对UART进行多模块的系统设计的方法，使串口通信的集成度更高。对UART系统结构进行了多模块的分解。UART(通用异步收发器)是一种应用广泛的短距离串行传输接口，常用于短距离、低速、低成本的通信中。本文采用Verilog语言设计了一个UART发送模块和接收模块，从而可实现FPGA和PC机的异步串行通。利用Altera公司的EP1C6Q240I8芯片，采用AltiumDesignerSummer09画出原理图及PCB图且在QuartusII9.0环境下进行设计、编译、仿真。关键字：UART，FPGA，Veril

2、og，原理图，PCBIABSTRACTABSTRACTInordertomeetthefulldigitalautomaticcontrolisusedmoreandmorewidely,asystematicdesignmethodofFPGAmoduleofUART,theserialcommunication,ahigherdegreeofintegration.ThestructureofUARTsystemisdecomposedmultimodule.UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter)isashor

3、tdistanceserialtransmissioninterfaceisawidelyused,communicationusedinshortdistance,lowspeed,lowcost.ThispaperdescribesthedesignofaUARTtransmittingmoduleandareceivingmoduleusingVeriloglanguage,whichcanbeasynchronousserialFPGAandPCmachineimplementation.UsingEP1C6Q240I8chipofAlteracompany,

4、09drawtheschematicdiagramandPCBdiagramanddesign,compile,simulationinQuartusII9.0environmentusingAltiumDesignerSummer.KeyWords:UART，FPGA，Verilog，Schematicdiagram，PCBI目录目录第1章引言11.1课题任务11.2课题要求21.3研究意义3第2章设计方案52.1硬件部分52.1.1电源模块52.1.2复位电路82.2.1软件工具102.2.2模块流程图13第3章实现功能描述163.1实现功能描述163.2电路设计

5、163.2.1主要芯片介绍163.2.2原理图设计183.2.3PCB图设计213.3软件设计25第4章调试与实现314.1调试中遇到的重点和难点314.2解决方案314.3实现展示31第5章总结36参考文献37I第1章引言第1章引言1.1课题任务本课题任务是使用Verilog语言,写一个异步串行通信(UART)接口，并在FPGA上面仿真实现。VerilogHDL是一种硬件描述语言（HDL:HardwareDescriptionLanguage），以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能

6、。VerilogHDL和VHDL是世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由GatewayDesignAutomation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。异步串行通信(UART)是一种广泛应用的串行数据传输协议，UART的要求是传输线少，可靠性高而且传输距离远。UART功能负责从总线采集数据，转换成传输格式，然后发送到串口。也负责从串口接收数据，检查和删除附加的位，并传送结果数据给总线。异步串行通信广泛的应用于军事、工业、自动控制、仪器、通信、医药、话音图像处理等众多领域。现实应用中多采用专用集成芯片实现UAR

7、T功能，如8250、8250A、16450、16C451、16C551等。但在实际应用中，一般只需要UART的几个主要功能，专用芯片成本比较大且造成资源的浪费。近年来随着电子设计技术的日趋成熟，特别是FPGA在集成度和速度上的大幅提高，可以用一个芯片构成一个复杂的系统。一个芯片就能完成处理计算、通信、控制等多功能，而且成本大幅度降低。根据以上考虑，本文采用FPGA实现UART功能。在本文的设计中有着重要作用。　FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一