摘要本设计采用的是可编程逻辑器件FPGA实现UART的功能，将UART的核心功能集成到FPGA上。FPGA由可编程逻辑单元阵列、布线资源和可编程的I／O单元阵列构成，一个FPGA包含丰富的逻辑门、寄存器和I／O资源。一片FPGA芯片就可以实现数百片甚至更多个标准数字集成电路所实现的系统。64804

UART是一种广泛应用于短距离、低速、低成本通信的串行传输接口。由于常用UART芯片比较复杂且移植性差,本文提出一种采用可编程器件FPGA实现UART的方法,实现了对UART的模块化设计。结合计算机开发平台技术( EDA技术)我们可以快速、方便地构建数字系统。本课题采用可编程逻辑器件FPGA实现UART的功能,将UART的核心功能集成到FPGA上,硬件采用Altera公司的FPGA芯片。本设计包含UART的发送模块、接收模块和测试模块,所有功能的实现全部采用VHDL硬件描述语言来进行描述。用QUARTUSII实现设计、综合和仿真。

毕业论文关键词  通用异步收发机 高速集成电路硬件描述语言 现场可编程门阵列 仿真

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title    Design and implementation of uart based on FPGA                    

Abstract

This design use a programmable logic device FPGA to realize UART functions, and integrate the core functionality of the UART on the FPGA. The FPGA composed of programmable logic cell array、wiring resources and programmable I/O cell array, a FPGA contains abundant logic gate、register and the I/O resources. A FPGA chip can realize the system that realized by the hundreds of pieces or even more standards digital integrated circuit.

  UART is a transmission interface widely used in the short-distance, low-speed and low-cost communication. Because common UART chip is more complex and poor portability, this paper proposes a method to design UART based on FPGA (Field Programmable Gate Array)and realizes the design of  UART models. Combined with computer development platform (EDA) technology we can quickly and easily build a digital system. This topic uses the programmable logic device FPGA to realize the function of UART，integrate the core functionality of the UART on the FPGA，the hardware uses the FPGA chip of the Altera company. the design includes the sending module, receiver module and the test module, the realization of the function of all adopt VHDL hardware description language to describe. Used QUARTUSII to realize design, synthesis, and simulation.

Keywords  Universal Asynchronous Receiver／Transmitter              Very High Speed -Integrated Circuits Hardware Description Language  field programmable gate array  Simulation

目次

1 绪论1

1.1 引言1

1.2 课题主要研究内容2

2 相关知识介绍3

2.1 EDA技术3

2.2 硬件描述语言（VHDL）5

2.3 FPGA（现场可编程门阵列）芯片8

3 UART设计10

3.1 UART简介10

3.2 UART的特点10

3.3 基于FPGA的UART系统设计流程11

4 通用异步收发电路的设计12

4.1 QuartusII开发平台的简介12

4.2 系统顶层设计13

4.3 系统底层设计14

5 系统仿真和硬件测试分析结果27

5.1 VHDL源程序仿真27

5.2 UART接收器的仿真波形结果29

5.3 UART发送器的仿真波形结果29

5.4 硬件测试和分析29

结论34

参考文献 35

致谢36

1  绪论

1．1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。自20世纪70年代出现第一种可编程逻辑器件PROM以来，PLD先后经历了PLA、PAL、GAL、CPLD和FPGA等几代发展阶段，其性能不断提高，功能也越来越强大。可编程逻辑器件不但可以节省设计面积，而且使得设计具有很强的灵活性，随着可编程器件技术的发展，每个逻辑器件中门电路的数量愈来愈多，一个逻辑器件就可以完成本来要由很多逻辑器件和存储芯片完成的功能。这样就减少了系统的功耗和成本，提高了性能和可靠性。