基于fpga与pc机串行通信uart模块设计

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1、⑩硕士学位论文基于FPGA与PC机串行通信UART模块设计论文作者：唐明指导教师：夏应清教授学科专业：电--y-与通信工程研究方向：嵌入式系统与应用华中师范大学物理科学与技术学院2013年5月TheDesignofUARTModuleBasedonthqSerialCommunication“FPtheSerial0nicationolGA蚴andPCA1rhesiSSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementFortheM．ADegreeinElectronicand

2、Communication'一●丘,ngineerlngByTangMingPostgraduateProgramPhysicalScienceandTechnologyCentralChinaNormalUniversitySupervisor：XiaY'mgQingAcademicTitle：ProgessorSignature—ApprovedMay．2013华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标

3、明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。日期：五oI弓年6月罗日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位

4、论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：El期：沙侈歹日导师签名：日期：沙似日本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的规定享受相关权益。圃童诠塞握童卮进厦!旦主生；旦二生；旦三生筮查!作者签名：日期：洲)孙魏锣确多日日期：驴／弓年6月歹El摘要通用异步收发器(UART即UniversalAsynchronousReceiverTransmitter)是现在大家在计

5、算机串行通信中广泛使用的串行数据传输协议，UART能在串行线路上实行全双工的通信，其串行接口通信能支持长短距离数据传输，在微机和外设相互数据交换得到广泛应用。串行控制器用到RS232C或RS422／485等异步串行接口，其功能是将计算机处理完的数据通过发送端并串转换送给外围设备，接收端将外围设备传送进来的数据进行串并转换送给计算机处理。常见的UART芯片有8250、8251、NSl6450，这类芯片做的比较复杂，虽然说功能齐全，但是结构和功能都是固定的，并且数据传输速率不够快，难以满足现在高速率数据传输场合，所以这

6、并不是我们选择的最适用的芯片。有些时候我们不会使用全部的UART的功能以及这些芯片所包含的其他额外功能时，就可以使用硬件描述语言Verilog将我们所需要的UART功能集成到现场可编程门阵?U(fieldprogrammablegatearray,FPGA)上，解决了传统UART芯片的资源浪费，并且使整个设计更加稳定和可靠，从而大大减少了电路板面积，简化了电路。本论文的研究内容如下：1．分析FPGA可编程逻辑器件特性，Verilog硬件描述语言以及FPGA设计步骤，从整体上来理解FPGA硬件电路设计。2．分析UAR

7、T异步通信标准协议及接口原理，熟悉UART帧格式原理，从理论上对所设计模块进行理解。3．用硬件描述语言设计集成于FPGA中的UART模块，通过硬件仿真和下载来验证其功能的正确性。本课题设计研究选用了Alter公司的Cyclone系列低端的EP2C70F896C6芯片，利用Verilog硬件描述语言编写了整个UART系统，实现了异步串行通信的接收，发送和接口控制功能。各项数据结果表明，基于EDA技术的FPGA现场可编程门阵列体积小，集成度高，能可编程实现UART异步串行通信功能，本设计的UART异步串行通信通过设计输

8、入、仿真、测试及验证能满足预期设计目标。关键词：串行通信；UART(通用异步收发器)；FPGA(可编程门阵列)；Vefilog硬件描述语言；ModelSim仿真⑩硕士学位论文MASTER’STHESISAbstractUIliversalAsynchronousReceiverTransmitter(UART)isaserialdatatransmissio