基于CPLD的多功能单片机开发板的设计和实现

摘 要：
串行外设用到RS232-C异步串行接口，一般采用专用的集成电路即UART实现。如8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART器件，这类芯片已经相当复杂，有的含有许多辅助的模块（如FIFO），有时我们不需要使用完整的UART的功能和这些辅助功能。或者设计上用到了FPGA器件，那么我们就可以将所需要的UART功能集成到FPGA内部。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。
一般情况下外设不能直接和主机直接连接，它们之间的信息交换主要存在以下问题：速度不匹配、数据格式不匹配、信息类型不匹配。为了解决外设和主机之间信息的交换的问题，就需要设计一个信息交换的中间环节——接口。本论文第一章先对UART的现状和开发价值作了介绍。第二章对接口技术进行了简要的介绍，随后重点介绍了RS-232串行接口技术。第三章以接口中最常见的URAT控制器，详细介绍了使用FPGA实现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这七个组成UART的模块。第四章为了证明UART实现的正确性，使用VHDL语言进行了测试平台的编写。在论文的最后，讲述了这次作毕业论文的经验心得！

关键词：UART；FPGA；VHDL；
目 录
第一章 绪论 5
1.1 UART概述 5
1.2 UART协议的工作特点 5
1.21数据采样 5
1.2.2UART帧区分 5
1.2.3UART地址识别 6
1．3为何选用UART 6
第二章RS-232 串口通信简介 7
2.1 串口通信概述 7
2.2 RS-232协议 7
2.3 RS-232通信时序和UART 9
第三章 基于FPGA实现UART的总体设计 10
3．1串口通信实现方案 10
3．2使用FPGA实现UART 10
3.2.1 UART实现原理 10
3.2.2 UART工作流程 11
3.3 信号监测器模块的实现 12
3.4波特率发生器模块的实现 14
3.5移位寄存器模块的实现 16
3.6奇偶校验器模块的实现 16
3.7总线选择器模块的实现 17
3.8计数器模块的实现 19
3..9UART内存模块的实现 19
第四章 测试平台的编写 33
4.1实体声明 33
4.2组件和信号声明 33
4.3测试流程的控制 33
第五章 总 结 36
5.1工作总结 36
5．2经验及课题展望 36
参考文献 37
致 谢 38