UART及I2C总线的FPGA实现

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1、垫王生通焦三堡专业Q窆级硕士生姓名：叠屋指导教师(姓名、职称)：鳌墨盘塾撞摘要FPGA(现场可编程门阵YU)起源于20世纪70年代，在90年代取得了突飞猛进的发展，目前已经成为实现数字系统的主流平台之一。比原有的可编程器件(如CPLD)具有更多的门电路。和ASIC相比，又具有编程性，因此得到了广泛的应用。串行通信虽然速度较慢，但它具有节省线路资源的优点，这样在远距离通信以及有多个外围设备通信中就有其独到的优势。UART和12C就是2种常见的串行通信协议。前者是异步，全双工；后者是同步，半双工。利用F

2、PGA方便的实现12C通讯接口，具有高速、易调制、可实现在线配置等特点，同时大大地减少了系统的开发周期。而UART芯片一般具有很多附加功能，用FPGA实现UART，可以略去不经常用的附加功能，直接把握它的核心模块，节省了器件资源，更有助于对该协议的理解。本论文利用VerilogHDL语言在FPGA上实现12C总线的功能，首先研究了UART总线和12C总线的设计规范，并简要介绍了Xlinx设计环境，及FPGA开发流程。在具体开发过程中，采用自项向下的设计方法，用Verilog语言编写各个模块的程序。在

3、Xilinx环境下经过编译、综合和仿真，得到UART和12C总线周期不同状态下的仿真波形图。关键词：FPGA，12C总线，VerilogHDL，XilinxISE，状态机，UART，全双工，异步。THESIS：RealizingUARTand12CBUSwithFPGASPECIALIZATION：ElectronicsandCommunicationEngineeringPOSTGRADUATE：JiangShengⅣ匝NTOR：ProfessorDuSidanAbstractFPGA(Field

4、--ProgrammableGateArray)datesbackto1970s．Itdevelopedalotin1990sandnowbecameanative·systemtorealizeadigitalsystem．Ithasmoregatesthanheprogrammabledevicebefore(suchasCPLD)。ComparingtoASIC，itisalterable．Soitiswidelyused．AlthoughSerialisslowerthanParallel，

5、itrequireslesswires．Soitisbeaerforremotecommunicationandmultipledevicescommunication．UARTand12Caretwocommonagreementsforserialcommunication．Theformerisasynchomousandduplexandthelatterissynchomismandhalf-duplex．TheadvantagesofusingFPGAtobuild12CBUScontr

6、ollerisfast，easilymodulatedandconvenientforonlineConfiguration。Ontheotherhand，ItreducestheconstructioncycleofthesystemThisthesisbuilda12CBUScontroller谢thFPGAusingVerilogHDLlanguage．FirstitmentionsdesignspecificationoftheUARTand12CBUS．Itsimplyintroduced

7、theXilinxdesignsituation．ItdividedtheBUSesintofmodulesandfinishthemoduleswithVerilogHDL．ThenconnectthemodulesinSchematicsanddothetestandsimulationwithXilinx．Thengetthewavesof12Ccontrollerindifferentstatus．Keywords：FPGAUART,12CBUS，VerilogHDLXilinxISE，St

8、atemachine，fullduplex，asynchomous．II目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”lAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。II目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯III第1章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．IUART总线简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯