基于fpga的rs232设计

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1、3[Typetext][Typetext][Typetext]课程设计(论文)说明书题目：基于FPGA的RS232串口通信院（系）：信息与通信学院专业：微电子学学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授2012年12月10日22摘要实验设计了基于verilog描述的RS232串口通信控制器，通过串口调试工具实现PC机和FPGA互发和接收数据。完成的功能包括实现收发一帧10个bit、波特率为9600的串口通信控制器，FPGA接收数据后显示在串口助手的接收数据栏里。实验的重心放在了RS232串口通信控制器发送模块和接收模块的设计，采用了自顶向

2、下的思路进行设计。报告中给出了完整的设计思路和过程，并将系统分模块进行了详细的设计，给出了verilog语言描述。完成了各个模块以及系统整体的仿真验证。最终下载到实验板上测试通过。关键词：RS232；verilog；串口通信；发送；接收；分频AbstractExperimentdesignbasedonthedescriptionoftheVerilogRS232serialcommunicationcontroller,throughtheserialportdebuggingtoolstoachievePCmachineandFP

3、GAsendingandreceivingdata.Completefunctionincludestransmittingaframeof10bit,baudrateto9600serialcommunicationcontroller,FPGAreceivesthedatadisplayedinaserialassistantstoreceivedatacolumn.Keywords：RS232;verilog;Serialcommunication；transmission；receive;frequencydivision-2

4、-2目录引言第一部分任务要求41.1课题要求41.2设计目标4第二部分系统设计52.1设计思路52.2系统结构设计62.2.1系统结构框图62.2.2系统逻辑功能划分62.2.3层次模块划分72.2.4模块设计图92.2.5发送模块设计102.2.6接收模块设计112.2.7分频模块设计122.2.8按键防抖模块设计122.2.9译码显示模块设计122.3系统硬件语言描述132.3.1VHDL描述思路132.3.2总体电路的描述132.3.3分块电路的描述142.4系统仿真验证21第三部分结果与分析233.1实现功能说明233.2器件

5、资源分析233.3故障和问题分析25第四部分总结与结论26-2-24.1实验结论264.2总结体会26第五部分附录部分285.1元器件和仪表清单285.2VHDL源代码285.3电路图395.4参考文献41-2-16数字电路综合实验·报告引言数据采集系统常需要进行异步串行数据传输。目前广泛使用的RS232异步串行接口，如8250、NS16450等专用集成器件，虽然使用简单，却占用电路板面积、布线复杂等缺点。片上系统SoC(SystemonChip)是以嵌入式系统为核心，以IP复用技术为基础，集软、硬件于一体的设计方法。使用IP复用技术

6、，将UART集成到FPGA器件上，可增加系统的可靠性，缩小PCB板面积；其次由于IP核的特点，使用IP核可使整个系统更加灵活，还可根据需要实现功能升级、扩充和裁减。这里采用VHDL语言编写UART模块，将其集成到FPGA上，与器件其他功能模块构成片上系统SoC。第一部分任务要求1.1课题要求设计并实现一个可以和PC机通过RS232协议进行通信的串口通信控制器。1.PC机通过串口调试工具来验证程序的功能；2.实现一个收发一帧10个bit的串口控制器，10个bit是1位起始位，8位数据位，1位结束位，无奇偶校验位；3.串口的波特率选择96

7、00bit，串口处于全双工工作状态；4.PC机可随时向FPGA发送0~F的十六进制数据；1.2设计目标根据课题要求，实验中将目标进行了细化，叙述如下：1.设定数据帧格式为10bit，其中第一位为起始位，定位低电平，8位数据位，1位结束位，无数据传输时为高电平；2.通过串口调试工具向FPGA发送数据，FPGA接收后显示串口调试工具的接收数据窗口；第二部分系统设计2.1系统结构设计2.1.1系统结构框图第16页16数字电路综合实验·报告接收数据PC发送数据FPGAPGA图2.1RS232串口通信控制器系统结构框图串口通信控制器的输入是PC

8、发送的数据。当发送数据按键按下时，FPGA向PC发送已定义好的数据。同时，当FPGA检测到PC发送数据帧的起始位时，开始接收数据，并行输出。2.1.2系统逻辑功能划分PC发送模块分频模块接收模块图2.2RS232串口通信