基于FPGA的UART接口设计与实现.docx

摘要:随着通信技术和以太网技术的飞速发展，人们在数据传输上的要求也越来越高，数据通信、计算机网络以及分布式工业系统中，常采用串行通信来交换数据和信息，对于一个设备的处理器来说，要接受和发送串行通信的数据，还需要一个器件将串行的数据转换为并行数据以便于处理器进行处理，将待发送的并行数据转换为串行数据发送出去，这个器件就是UART。UART的全称是通用异步收发器，其功能是辅助处理器与串行设备之间的通信，本文从研究串行通信的基本工作工程和所处理的数据流的格式入手，设计UART的结构，并利用大规模可编程器件FPGA来实现UART电路。使用Quartus II9.0软件作为开发平台，以VHDL语言作为软件开发工具完成基于FPGA的通用异步收发器的设计。此外，设计验证方案并将电路下载到以开发板上，从而对所涉及的UART的功能进行实物验证。

关键词：FPGA；UART；串行通信；数据传输

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1课题研究的背景及意义-1

1.2 FPGA的发展状况-1

1.3 UART的现状-3

第二章 系统方案设计-4

2.1总体结构设计-4

2.2 UART的工作原理-5

2.2.1异步串行通信数据传输格式-5

2.2.2起始位和停止位的作用-6

2.2.3发送和接收时钟-6

2.2.4奇偶校验-6

第三章  硬件设计-7

3.1 FPGA的内部组成结构-7

3.1.1可编程输入/输出单元(I/O单元)-7

3.1.2可编程逻辑单元(LE)-7

3.1.3数字时钟管理模块(DCM)-8

3.1.4嵌入式块（RAM）-8

3.1.5丰富的布线资源-8

3.1.6底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核等-9

3.2  UART的硬件设计-9

第四章 软件设计-11

4.1发送模块-11

4.2接收模块-13

5.2功能测试图-14

第五章  试验和总结-16

5.1波特发生器的仿真图-16

5.2发送模块和接收模块的仿真图-16

5.3UART模块的整合仿真图-17

结束语-18

致  谢-19

参考文献-20

附录-21

附录A硬件连接图-21

附录B源程序代码-22