基于fpga的uart接口设计与实现

《基于fpga的uart接口设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第一章引言随着EDA技术的飞速发展，其在国防、通信、仪器测量、工业制造等众多领域中发挥着越来越重要的作用【卜2】。EDA技术常常可以突破传统设计的束缚，缩短设计周期，提高产品性能，因此EDA技术又反推电子行业的飞速发展。本文设计是基于一种EDA技术而开展起来的，所以开始本文设计之前对EDA技术进行简单的介绍。1．1EDA概述1．1．1EDA技术简介何为EDA?EDA为ElectronicDesignAutomation的缩写，其是指通过计算机系统完成电子设计自动化的一种技术‘14】，EDA技术涵

2、盖了硬件和软件两大方向。EDA技术在硬件方面融合了集成电路制造技术、版图设计、测试和封装、FPGA等技术12。3】。软件方面主要是指设计者可以在软件操作环境下利用硬件描述语言完成设计。EDA技术加速了产品研发的进度，而且和早期的技术相比，其使产品设计成本大大降低。随着集成电路制造工艺的发展，EDA技术发展前景更为广阔，将会极大促进电子行业的发展．为人类步入智能生活创造了诸多的可能。1．1．2EDA技术内容从目前EDA技术发展来看，EDA技术主要包含了以下四大方面：可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工

3、具、实验开发系统I¨。(1)可编程逻辑器件中CPLD和FPGA这两大类目前应用十分广泛，在这两类l=I=1FPGA以其独有的优势在最近十几年得到飞速发展，使用FPGA技术进行设计的从业者越来越多，越来越年轻化。(2)硬件描述语言，既⋯种用形式化方式描述数字电路和系统的语言断】。H前最受设计者所喜爱的硬件拙述语言是VerilogHDL和VHDL，这两个硬件描述语言都成为IEEE标准。似灶这两个语言的背景不同，VHDL属于政府部门研万方数据基于FPGA的UART接口设计与实现发的。而VerilogHDL是由

4、一家独立公司自主研发、推向市场，供广大设计者使用的。在使用方面VerilogHDL较为容易，易于学习，但其缺点是在使用该硬件语言进行设计的时候要对电路结构细节有一定的了斛5l。(3)软件开发工具，目前主流的FPGA／CPLD芯片厂家均有自己的软件开发工具，如EDA行业三大巨头：Xilinx的ISE、Altera的QuartusII、Lattice的ispLEVER。同时还有第三方工具，如Synplicity公司Synplify、ModelTechnology的Modelsim等等，这些操作软件是EDA设

5、计中最常用的工具，最大化使用这些软件可以很好的帮助设计者设计产品。(4)所谓实验开发系统是指提供芯片下载电路及EDA实验、开发的外围资源，目前EDA行业的三大巨头公司均对外销售这些具有实验、开发功能的开发板。1．1．3EDA技术的发展趋势就目前集成电路行业发展而言，电子系统设计越来越趋向于低功耗、短周期、高性能、超高速等几大方面。同时随着市场需求的增长，集成工艺水平以及计算机自动设计技术不断提高，EDA技术发展趋势主要表现在以下几个方面：(1)硬件描述语言就现有的硬件描述语言而言，一般都是提供底层次的描

6、述，如行为级和功能级的描述，无法对复杂又抽象的系统级进行描述。因此开发出一种既可以很好描述底层次又可以设计系统级的硬件描述语言，已经成为EDA行业发展的必然趋势。如果可以直接用C或者是C++作为硬件语言将会更好促进EDA行业的发展。(2)集成电路的集成度和工艺水平不断提高，如90nm、28nm这方面的技术已经成熟，在一个芯片上完成更大规模的系统级集成将成为可能14】。(3)由于对设计的精确度要求越来越高以及制造工艺的进步．所以开发出更智能的EDA工具就显得极为迫切。(4)人们对电子产品的性价比要求逐渐增

7、高，以及其推陈出新的速度也在加快，所以IP核应用将会更为广泛。万方数据第一章引言1．2课题研究背景以及意义在最近十几年EDA技术中发展最为迅速的当属FPGA，FPGA以其集成度高，设计周期短，性价比高、灵活性高、可以满足时序复杂的大规模设计等诸多优点深受设计者的喜爱。在集成电路行业飞速发展过程中UART(通用异步收发传输器)芯片使用很是广泛，其可以帮助设计者解决数据传输的问题。但是使用者在使用UART芯片过程中发现一些问题：@UART芯片的闲置管脚较多，占用较多资源，功耗较高l酬。②由于UART芯片是固

8、定在电路版上，这就限制了UART芯片使用的灵活性。③设计成本提高，嵌入在电路板上的UART芯片只能在该开发板上使用，所以每个电路板上都要嵌入UART芯片，从而使设计成本提高，也造成一种资源浪费。④不能满足高速数据传输的要求。由于现在很多电路设计都需要使用FPGA芯片，但问题是FPGA芯片内部没有集成UART功能模块

9、6～l，这就很容易造成问题的出现：在一定程度上阻碍了FPGA与CPU等其它设备之间的数据传输【7】。如果采用FPGA芯片与UA