基于FPGA的UART设计(完整资料).doc

基于FPGA的UART设计(完整资料）
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郑州轻工业学院
课程设计说明书

题目：基于FPGA的UART设计

姓名:王鹏飞
院（系）:电子信息工程学院
专业班级:电子信息工程13-01
学号：541301０30１35
指导教师：杜海明

成绩:

时间:２016年6月2１日至20１6年6月２8日

郑州轻工业学院
课程设计任务书

题目基于FＰGA的ＵAＲT设计
专业、班级电子信息工程13-01学号35姓名王鹏飞
主要内容、基本要求、主要参考资料等：
主要内容：
要求学生使用硬件描述语言描述硬件功能，利用ＦＰGA并采用模块化设计方法设计UART(通用异步收发器)的各个模块。其中包括波特发生器，程序控制器，UART数据接收器和UART数据发送器,本文采用的外部时钟为48MHZ，波特率为9600.在软件上进行设计、编译和仿真。
基本要求：
掌握FＰGA的程序设计方法.
2、掌握硬件描述语言语法.
３、程序设计完成后要求在软件中实现功能仿真.
主要参考资料：
1、夏宇闻．Vｅriｌog数字系统设计教程［M].北京：北京航空航天大学出版社，2００３
2、潘松，王国栋。VＨDL实用教程「M].成都：电子科技大学出版社，200３。

完成期限:2016。6．21—2016。6．２8
指导教师签名：
课程负责人签名:
2016年6月18日

基于ＦＰＧA的UＡRT设计

摘要

UAＲT作为ＲS232协议的控制接口得到了广泛的应用，将UART的功能集成到ＦＰＧA芯片中,可使整个系统更为灵活、紧凑，减小整个电路的体积，提高系统的可靠性和稳定性.提出了一种基于FPGA的UAＲT的实现方法,具体描述了发送、接收等模块的设计,恰当使用了有限状态机，实现了FＰＧA上的UART的设计，给出仿真结果。

关键词ＦＰGAUＡRT模块化有限状态机

目录
TOC＼o”１-3"＼ｈ\z\ｕHYPERＬINＫ\l＂＿Tｏｃ4544852７3”１FPＧA与UART简介ﻩ1
１.1ＦPGＡ介绍 1
１。２UARＴ简介 １
2UＡRT工作原理及功能设计ﻩ3
HYＰERLINＫ\l”_Ｔoｃ4544８5277"2.1ＵＡRT工作原理 3
HYPERLINＫ\l"_Toｃ45４4852７８＂２．2UART功能设计 3
ＨYPＥRＬINＫ\l"_Ｔoc４54４85279"2.2．１波特率发生器设计 4
2.２.2发送器设计 5
HＹPERＬINK\l”_Toｃ45４48５2８１”2．2.3接收器设计 5
HＹPＥRＬIＮK\l＂_Ｔｏc45４48５282”３．仿真 ８
HYPERLINK\l"_Toｃ454485283"４总结 9
HYPERLINK\l”_Toc454４8５２84"参考文献 ＰAGEREF_Toc４５4485284\h10


1ＦPGA与ＵＡRT简介
1.1FPＧA介绍
FPGA(Fｉｅld－ProgrａmｍａｂleGaｔeArｒａy),即现场可编程门阵列,它是在ＰAL、ＧＡＬ、CＰLＤ等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIＣ）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点.
FＰGA主要特点：
1)采用FPGA设计ＡSＩC电路（专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。
2）ＦPGＡ可做其它全定制或半定制ＡSIC电路的中试样片.
３)FＰGＡ内部有丰富的触发器和I／O引脚.
４）FPGA是ASIＣ电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
５）FPＧＡ采用高速CＭＯS工艺，功耗低，可以与ＣＭＯS、TTＬ电平兼容。
可以说，FPGＡ芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
FＰＧA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。
加电时，ＦＰGA芯片将EPRＯM中数据读入片内编程RＡＭ中，配置完成后，FＰGA进入工作状态。掉电后，FPGＡ恢复成白片,内部逻辑关系消失，因此，ＦPＧA能够反复使用.FPGＡ的编程无须专用的ＦPGＡ编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片ＥPRＯＭ即可.这样，同一片FPＧA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此，FＰGA的使用非常灵活。
1.2UAＲT简介
通用异步收发器（ＵAＲT)是一种短距离串行通信接口，主要用于计算机、微处理器与小型通信网络之间的短距离通信。