基于FPA的异步收发器程序设计.doc

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Verilog HDL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：Verilog HDL；FPGA；UART Based on SCM ultrasonic ranging system Design （ YiChun University Physical science and engineering institute of technology Li Yang） Abstract: this paper briefly introduces the basic function of UART, the Verilog HDL language as a description of the hardware function, using modular design method to design the general asynchronous transceiver module, receive send the module and baud rate generator. Realized the basic function of UART which based on FPGA , and gives the UART software programming examples. Key word: Verilog HDL; FPGA; UART; A 引言 2 1 . UART简介 2 1.1 UART结构 2 1.2 UART的帧格式 2 1.3 UART的基本原理 2 2 UART的设计与实现 3 2.1 UART发送器 3 2.2 UART接收器 4 2.3数码管动态显示 5 2.4 波特率发生器 6 2.5 UART设计总模块 6 3.FPGA UART系统组成 7 4.模块设计 8 4.1. 顶层模块 8 4.2波特率发生器 10 4.3 UART发送器 11 4.4 UART接收器 15 5．结语 17 6..参考文献 18 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Verilog HDL、VHDL、ABEL-HDL和 AHDL 等，其中VHDL和Verilog HDL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。UART（即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 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。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。 图一 基本UART帧格式 1.3 UART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，串行数据可以通过电话线进行长距离的收发（图二）。用于收发串行数据的串行通信接口通常称为UART（通用异步收发机）。 UART串行数据传输的示意图如图二所示： 图二 串行数据传输 发送数据过程：空闲状态，线路处于高电位，当收到发送数据指令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位（停止位为高