基于fpga的异步收发器程序设计

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1、毕业设计设计题目基于FPGA的异步收发器设计学院：物理科学与工程技术学院专业：电子信息工程年级：10级姓名：陈淑珍指导教师：王永祥职称：副教授（2013年6月）宜春学院教务处制基于FPGA的异步收发器设计宜春学院物理科学与工程技术学院电子信息工程李扬指导老师：王永祥摘要：文章简要介绍了UART的基本功能，采用VerilogHDL语言作为硬件功能的描述，运用模块化设计方法设计了通用异步收发器的发送模块、接收模块和波特率发生器。实现了基于FPGA的UART基本功能设计，并给出了UART的软件编程实例.关键字：VerilogHDL；FPGA；

2、UARTBasedonSCMultrasonicrangingsystemDesign（YiChunUniversityPhysicalscienceandengineeringinstituteoftechnologyLiYang）Abstract:thispaperbrieflyintroducesthebasicfunctionofUART,theVerilogHDLlanguageasadescriptionofthehardwarefunction,usingmodulardesignmethodtodesignthegene

3、ralasynchronoustransceivermodule,receivesendthemoduleandbaudrategenerator.RealizedthebasicfunctionofUARTwhichbasedonFPGA,andgivestheUARTsoftwareprogrammingexamples.Keyword:VerilogHDL;FPGA;UART;A19宜春学院物理科学与工程技术学院毕业设计引言21.UART简介21.1UART结构21.2UART的帧格式21.3UART的基本原理22UART的设计与

4、实现32.1UART发送器32.2UART接收器42.3数码管动态显示52.4波特率发生器62.5UART设计总模块63.FPGAUART系统组成74.模块设计84.1.顶层模块84.2波特率发生器104.3UART发送器114.4UART接收器155．结语176..参考文献181919宜春学院物理科学与工程技术学院毕业设计引言由于微电子学和计算机科学的迅速发展，给EDA(电子设计自动化)行业带来了巨大的变化。特别是进入20世纪90年代后，电子系统已经从电路板级系统集成发展成为包括ASIC、FPGA/CPLD和嵌入系统的多种模式。可以说

5、EDA产业已经成为电子信息类产品的支柱产业。EDA之所以能蓬勃发展的关键因素之一就是采用了硬件描述语言(HDL)描述电路系统。就FPGA和CPLD开发而言，比较流行的HDL主要有VerilogHDL、VHDL、ABEL-HDL和AHDL等，其中VHDL和VerilogHDL因适合标准化的发展方向而最终成为IEEE标准。下面的设计就是用VHDL来完成实现的。1.UART简介UART（即UniversalAsynchronousReceiverTransmitter通用异步收发器）是一种应用广泛的短距离串行传输接口。UART允许在串行链路上

6、进行全双工的通信。 UART主要有由数据总线接口、控制逻辑、波特率发生器、发送部分和接收部分等组成。功能较为简单，但使用方便、占用资源少，可以灵活地嵌入到各种设计之中。串行外设用到的RS232-C异步串行接口，一般采用专用的集成电路即UART实现。使用VHDL将UART的核心功能集成，从而使整个设计更加紧凑、稳定且可靠。1.1UART结构UART主要有由数据总线接口、控制逻辑、波特率发生器、发送部分和接收部分等组成。1.2UART的帧格式UART是异步通信方式，发送方和接收方分别有各自独立的时钟，传输的速度由双方约定，使用起止式异步协议

7、。起止式异步协议的特点是以每一个字符为单位进行传输，字符之间没有固定的时间间隔要求，每个字符都以起始位开始，以停止位结束。帧的格式如图一所示，每一个字符的前面都有一位起始位（低电平，逻辑值0），字符本身有5到8比特数据位组成，接着是一位校验位（也可以没有校验位），最后是一位（或一位半、二位）停止位，停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平，这样就保证了起始位开始处一定有一个下降沿。从图中可以看出，这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的，故称为起止式协议。UART的帧格式的示意图如图一所示：图一基本UART帧

8、格式1.3UART的基本原理基本的UART通信只需要两条信号线：RXD和TXD,TXD是UART的发送端，RXD是UART的接收端，接收与发送是全双工工作的。通过在串行端口上使用调制解调器，串行数据可以通过