基于FPGA的串口通信设计与实现

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
UAKT通信模式以其简单连接方式,可靠的传输效率广泛应用于现代化工业生产的各个方面,本文讨论的是51单片机与FPGA芯片的之间的UART通信模式 .从二者的硬件连接,通信编程和软件仿真三个方面分析该模式的实现方式,并仿真了其实际通信效果,阐明了其实际可行性和使用可靠性.
2.期刊论文 高军建.苗志英.Gao Junjian.Miao Zhiying 基于FPGA的UART模块化设计 -价值工程2010,29(19)
顺序将起始位、数据位、奇偶校验位和停止位加
载到移位寄存器内,这个过程工作在系统时钟 下,相对于RS一232传输速度来说非常快。完成
加载步骤后,UART内核会重置波特率发生器, (上接303页)
汛和优化调度提供了可靠的
并且设置移位寄存器工作在波特率模式下,于 是移位寄存器便在波特率时钟的驱动下依次将
保障,提高了水库的防洪效益和经济效益。同时,也 为周围地区推广建立水隋自动测报系统探索了一
加载的数据发送到RS一232的发送端TXD,这 条新的途径,积累了一迪!成功的经验。
样就产生了RS一232的数据发送时序。
参考文献
4 FPGA实现 把实验板上电,’下载完成后在PC上打开 串口调试助手,在上方接收区的串【_:l选择 COMl,波特率选择1 15200,校验位选择无校验 位,8个数据位1个停止位。每按下reset,可以 在接收区看到FPGA通过串口向PC发送的一 个字符串“welcome to WZII”。测试结果验证了程
5.期刊论文 郑争兵.Zheng Zhengbing 一种基于FPGA的UART电路设计 -国外电子测量技术2010,29(7)
介绍了一种基于FPGA的UART电路实现方法,采用有限状态机设计了发送模块和接收模块,给出了系统的功能仿真结果,验证了系统设计的正确性.整个 UART接口电路结构简单、功能升级方便、工作稳定可靠,可应用于各种具有UART接口的硬件电路系统.
和发送过程两部分。 接收过程是指UART监测到RS一232总线
上的数据,顺序读取串行数据并将其输出给 CPU的过程。当信号监测到新的数据(RS一232 输入逻辑变为0,即RS一232传输协议的起始 位)就会触发接收流程。首先UART内核会重置 波特率发生器和移位寄存器,并且设置移位寄 存器的工作模式为波特率模式,以准备接收数 据。其次,移位寄存器在波特率时钟的驱动下工 作,不断渎取RS一232串行总线的输入数据,并 且将数据保存在内部的寄存器内。接收完成后, UART内核会对已接收的数据进行奇偶校验并 且输出校验结果。最后,UARql内核会重置信号 检测器,以准备进行下一次数据接收。
万方数据
一89—
基于FPGA的串口通信设计与实现
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
王利民, 屠玲刚, 潘忠鸽, 朱志亮 温州大学物理与电子信息工程学院,浙江,温州,325035
黑龙江科技信息 HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 2010,""(21) 0次
UART 因其可靠性高,传输距离远,线路简单而成为比较广泛的串行数据通信电路,而现在大部分集成电路通信用的UART芯片,存在成本高,电路复杂,移 植性较差等缺点,本文提出了一种基于FPGA的嵌入式 UART模块化设计方法,将UART模块集成到FPGA上,而这些模块功能全部基于verilogHDL硬件描述语言 ,并通过有限状态机来实现,增强了设计的灵活性,降低了成本,并可以作为一个IP核,移植到其它FPGA嵌入式系统中,可移植性增强.
9.期刊论文 姜宁.范多旺.JIANG Ning.FAN Duo-wang 基于FPGA/CPLD的通用异步通信接口UART的设计 -信息技术与
信息化2006,""(1)
UART(通用异步接收发送设备)是一种短距离串行传输接口.在数字通信和控制系统中得到广泛应用.FPGA/CPLD是大规模集成电路技术发展的产物,是 一种半定制的集成电路.结合计算机软件技术(EDA技术)可以快速、方便地构建数字系统.本文介绍一种采用可编程逻辑器件FPGA/CPLD实现UART的方法,将 UART的核心功能集成到FPGA/CPLD上,本设计包含UART的发送模块、接收模块和波特率发生器,所有功能的实现全部采用VHDL硬件描述语言来进行描述.设 计、综合、仿真在 QUARTUSII软件开发环境下实现.
信l息 产 业
科赫
基于FPGA的串口通信设计与实现
王利民 屠玲刚 潘忠鸽 朱志亮 (温州大学物理与电子信息3-程学院,浙江温州325035)
摘要:介绍了一种利用FPGA来实现RS232串行数据通信的方案。,基于FPGA的方案既实现了UART模块化设计,且避免了常用UART芯 片复杂与移植性差的缺点。
『11黑龙江省八五三农场清河水库大坝安全自动监 测系统和水文自动测报系统方案.黑龙江省农垦勘 测设计研究院2005.
[2]张建云等.水文自动测报系统应用技术哪北京:
中国g..ffq水电出版社,2005. 『31 SMO_94土石坝安全监测技术规范fMl北京:中
国水利水电出版社,1 999.
序的准确性。
4.期刊论文 王敬美.杨春玲.WANG Jing-mei.YANG Chun-ling 基于FPGA和UART的数据采集器设计 -电子器件
2009,32(2)
设计一种基于FPGA和UART串口传输技术的数据采集器.设计中采用12位、20 Msample/s的ADS805高速A/D芯片和Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片 .整个设计完全采用硬件逻辑,集成在一片FPGA内,不需要微处理器,实现了数据的采集、缓存和UART串口的发送与接收,设计电路简单,具有较高的采集速 度,传输接口通用性强,便于互联;FPGA的重构性和通用性,也便于设计功能的升级.
关键词:FPGA:UART:RS232
引言 串行接口的应用非常广泛,为实现串口通 信功能一般使用专用串行接口芯片,但是这种 接口芯片存在体积较大、接口复杂以及成本较 高的缺点,使得硬件设计更加复杂,并且结构与 功能相对固定,无法根据设计的需要对其逻辑 控制进行灵活的修改。介绍了一种采用FPGA 实现串口通信的方法。 1串口通信协议 对一个设备的处理器来说,要接收和发送 串行通信的数据,需要一个器件将串行的数据 转换为并行的数据以便于处理器进行处理,这 种器件就是UART(Universal Asynchronous Re— ceiver/Transmitter)通用异步收发器。作为接iSl的 一部分,UART提供以下功能: 1.1将由计算机内部传送过来的并行数据 转换为输出的串行数据流; 1.2将计算机外部来的串行数据转换为字 节,供计算机内部使用并行数据的器件使用; 1.3在输出的串行数据流中加入奇偶校验 位,并对从外部接收的数据流进行奇偶校验: 1.4在输出数据流中加入启停标记,并从 接收数据流中删除启停标记。 2 UART模块设计 UART主要由UART内核、信号检测器、移 位寄存器、波特率发生器、计数器、总线选择器 和奇偶校验器7个模块组成。(见图1) 2.1 UART内核模块 UART内核模块是整个设计的核心。在数 据接收时,UART内核模块负责控制波特率发 生器和移位寄存器同步的接收并且保存 RS一232接收端口上的串行数据。在数据发送 时,UART内核模块首先产生完整的发送序列, 之后控制移位寄存器将序列加载到移位寄存器 的内部寄存器里,最后再控制波特率发生器驱 动移位寄存器将数据串行输出。 2_2信号检测模块 信号检测器用于对RS一232的输入信号进 行实时检测,一旦发现新的数据则立即通知 UART内核。需要注意的是,这里所说的 RS一232输入输出信号都指经过电平转换后的 逻辑信号,而不是RS一232总线上的电平信号。 2_3移位寄存器模块 移位寄存器的作用是存储输入或者输出 的数据。 2.4波特率发生器模块 由于RS一232传输必定是工作在某种波特 率下,比如9600,为了便于和RS一232总线进行 同步,需要产生符合RS一232传输波特率的时 钟。 2.5奇偶校验器模块 奇偶校验器的功能是根据奇偶校验的设
6.期刊论文 郑宝华.程德福.ZHENG Bao-hua.CHENG De-fu 基于FPGA的UART模块设计与实现 -吉林化工学院学报
2009,26(4)
介绍了 UART 的基本特点,提出了一种UART 收发器的FPGA实现方法,实现了FPGA 与其他数字系统的直接通信,测试结果表明用该UART模块实现的串行 通信高速、稳定、可靠.
置和输人数据计算出响应
的奇偶校验位,它是通过
纯组合逻辑来实现的。
2.6总线选择模块
总线选择模块用于
选择奇偶校验器的输入是
数据发送总线还是数据接
收总线。
2.7计数器模块
计数器模块的功能
是记录串行数据发送或者
接收的数日,在计数到某
数值时通知UART内核模
块。 3 UART程序设计 UART完整的工作流程可以分为接收过程
发送过程是由加载和发送两个步骤组成。 加载步骤是UART内核按RS一232串行发送的
图1 UART实现原理图
方案也是未来电子产品开发的发展趋势。 参考文献
『11韩德红.基于FPGA的串口控制器设计与实 现[J].空军雷达学院学报,2008,6(02):113—116. [2]蒋璇,臧春华.数字系统设计与PLD应用[M】. 北京:电子工业出版社,2005. [3]李广弟,朱月秀,王秀山.单片机基础[M].北 京:北京航天航空大学出版社,2003.
参考文献(3条) 1.蒋璇.臧春华 数字系统设计与PLD应用 2005 2.李广弟.朱月秀.王秀山 单片机基础 2003 3.韩德红.张显才.李向东 基于FPGA的串口控制器设计与实现 2008(2)
相似文献(10条)
1.期刊论文 何燕 51单片机与FPGA的UART通信模式研究 -电脑知识与技术2009,5(21)
8.期刊论文 周灿荣.陈禾.Zhou Can-rong.Chen He UART通信的FPGA实现设计 -山西电子技术2006,""(3)
阐述了UART异步串行通信原理,介绍了实现UART异步串行通信的硬件接口电路及各部分硬件模块,介绍了用硬件描述语言Verilog来开发UART通信接口 电路的FPGA实现.本设计使用Xilinx的FPGA器件,将UART的核心功能嵌入到FPGA内部,不但实现了电路的异步通讯的主要功能,而且使电路更加紧凑、稳定 、可靠.
作者简介:刘福林(1969--),男,吉林省榆树^,
5结论
工程师,从事水利设计、施工管>I二r-作。
采用FPGA实现串口通信功能将给产品
许兴权(1958--),男,山东省成武人,助理工程
设计研发带来极大方便,并且可以降低成本,这 种采用可编程逻辑器件代替硬件实现协议功能
师,从事水利施工、运行管理工作。
作者简介:王利民(1986~),男,温州大学物 理与电子信息工程学院,学生,研究方向:嵌入 式设计。
潘忠鸽f1986~),男,温州大学物理与电子 信息工程学院,学生,研究方向:嵌入式设计。
屠玲刚(1988~),男,温州大学物理与电子 信息工程学院,学生,研究方向:嵌入式设计。
朱志亮(1982~),男,温州大学物理与电子 信息工程学院,助教,研究方向:通信信号处理。
3.期刊论文 聂涛.许世宏.NIE Tao.XU Shihong 基于FPGA的UART设计 源自文库现代电子技术2006,29(2)
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,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.首先简要介绍UART的基本特点,然后依据其系统组成设计顶层模块,再采用有限状态机设计接收器模块和发送器 模块,所有功能的实现全部采用VHDL进行描述,并用Modelsim软件对所有模块仿真实现.最后将UART的核心功能集成到FPGA上,使整体设计紧凑,小巧,实现 的UART功能稳定、可靠.
7.期刊论文 马游春.王文杰.李锦明 基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统的实现 -火力与指挥控制2010,35(9)
为了满足对采集后的数据进行快速、远距离的串行传输、并实时储存的需求,研制了一种基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统.采用FPGA实现数 据的采集模块、模拟信号路数选择以及数字信号的并串转换等功能;同时利用RS-422接口实现了数字信号远距离的串行传输.功能仿真和实际测量验证了 设计的可行性.
相关文档
最新文档