异步串行通信电路设计-论文

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1、异步串行通信电路设计-论文异步串行通信电路设计摘要：本课程设计用VHDL硬件描述语言完成了异步串行通信电路的设计。随着计算机应用技术和微机网络技术的发展，计算机与其外部设备之间的数据传输越发显得重要。而串行通讯技术是实现这一功能的有效途径，他具有使用方便、数据传输可靠、适用于远距离通讯的特点，在工业监控、数据采集、检测等系统中有着广泛的应用。随着EDA技术得发展，CPLD已经在许多方面得到了广泛应用，而串行通信是实现远程测控的重要手段。本文利用VHDL语言在CPLD上实现了串行通信，完全可以脱离单片机使用，克服了单片机的许多缺点

2、。关键词：异步串行通信；频率同步；三段采样目　　录１引言 11.1课题的背景、目的 11.2课题设计环境 12　EDA与VHDL简介 32.1　EDA介绍 32.2　VHDL语言介绍 63串口异步通信的帧格式和波特率 83.1串行异步通信的帧格式 83.2串行异步通信的波特率 94串行发送电路的设计 104.1波特率发生器的设计 104.2发送电路的设计 104.3时序仿真 125串行接收电路的设计 135.1波特率发生器和采样时钟的设计 135.2接收电路的设计 165.3时序仿真 196小结 20参考文献 196基于VHDL

3、的异步串行通信电路设计１引言随着电子技术的发展，现场可编程门阵列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD的出现，使得电子系统的设计者利用与器件相应的电子CAD软件，在实验室里就可以设计自己的专用集成电路ASIC器件。这种可编程ASIC不仅使设计的产品达到小型化、集成化和高可靠性，而且器件具有用户可编程特性，大大缩短了设计周期，减少了设计费用，降低了设计风险。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自上至下地逐层完成相应的描述﹑综合﹑优化﹑仿真与验证，直到生成器件，实现电子设计自动化。其中电子设计自动化（ED

4、A）的关键技术之一就是可以用硬件描述语言（HDL）来描述硬件电路。VHDL是用来描述从抽象到具体级别硬件的工业标准语言，它是由美国国防部在80年代开发的HDL,现在已成为IEEE承认的标准硬件描述语言。VHDL支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持大规模设计的分解和已有设计的再利用等优点。利用VHDL这些优点和先进的EDA工具，根据具体的实际要求，我们可以自己来设计串口异步通信电路。1.1课题的背景、目的　　二十一世纪是信息化高速发展的世纪，产业的信息化

5、离不开硬件芯片的支持。芯片技术的进步是推动全球信息化的动力。因此在二十一世纪掌握芯片技术是十分有必要的。本次课题是计算机组成原理的课程设计，这次课题旨在通过自己对所需功能芯片的设计与实现来巩固以前所学的计算机硬件基础知识，同时也提高动手实践的能力，还有为将来进行更大规模更复杂的开发积累经验。1.2课题设计环境 　本次课题设计方要用到的开发环境是Altera公司的EDA设计工具软件QuartusII10.1的版本。QuartusII是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（A

6、lteraHardwareDescriptionLanguage）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。　　QuartusII可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。　　QuartusII支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工

7、具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三放EDA工具。　　此外，QuartusII通过和DSPBuilder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。　　MaxplusII作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对MaxplusII的更新支持，QuartusII与之相比不仅仅是支持器件类型

8、的丰富和图形界面的改变。Altera在QuartusII中包含了许多诸如SignalTapII、ChipEditor和RTLViewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了MaxplusII友好的图形界面及简便的使用方法。　　Al