UART的VerilogHDL建模与设计.doc

本科毕业设计开题报告 题 目： UART的Verilog HDL建模与设计 院 （系）： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 本科毕业设计开题报告题 目UART的Verilog HDL建模与设计来源工程实际1、 研究目的和意义： 串口即通用异步收发器（UART，Universal Asynchronous Receiver Transmitter）是一种能同时支持近距离和远距离传输的异步串行接口，是计算机中最普遍通用的一部分，被广泛应用微机和外设的数据交换，例如鼠标，调制解调器，打印机之间以及微机与微机之间的串行书数据传输。应为异步串行通信接口具有传输线少，成本低，可靠性高，实现简单等优点，应此在PC和外设之间的串行通信中得到广泛的应用，同时在当今的嵌入式微处理器芯片的设计中，异步串行通信接口成为不可缺少的一部分。2、 国内外发展情况(文献综述)：很久很久以前，计算机还没有出现，那时就已经存在了(计算机)史前的串口设备(电传打字机，工控测量设备，通信调制解调器)，为了连接这些串口，EIA制定了RS232标准，采用DB25接插件，支持同步和异步串口，D型的接口可以有效防止插反。标准化给使用带来了便利。时光荏苒，个人计算机出现了，这些已有的串口设备毫无疑问地成为了最初的外设，自然而然地 RS232标准被个人计算机采纳。但是设备制造商倾向于体积更小，成本更低的接口，因此，将DB25中未使用的和支持同步模式的引脚去掉形成DB9,随着计算机的日益普及，很多非RS232的串口也要接入PC机，如果为每一种新出现的串口都 增加一个新的I/O口显然不现实，因为PC后面板位置有限，因此，将RS232串口和非RS232串口都通过RS232口接入是最佳方案。UART的 U(通用)指的就是这个意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信软件都是为RS232设计的，在没有检测到DCD有效前不会发送数据，因此，就连发送一个字符这样朴素的应用也要给出DCD、 DTR、DSR等控制信号。因此，串口接头上要将一些控制线短接，或者干脆绕过系统软件自己写通信程序。3、研究/设计的目标： 应用硬件描述语言VHDL编写程序；掌握开发软件的使用，并应用其对设计系统进行仿真验证。说明书的撰写、图纸的绘制、打印。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：(一) 研究/设计方法:根据系统整体设计要求, 串口即通用异步收发器主要是由uart发送模块和接收模块，modem控制模块四部分组成，如图1所示。图1UART功能模块图2是发送器结构图。其主要的功能是 ：由CPU送来的待发送的并行数据，首先写入发送FIFO。发送FIFO中有数据带发送时。数据自动装入移位寄存器（tsr）并总动完成并行数据转换为串行数据，并完成串行数据的发送。图2 发送器结构图图3是接收器结构图。其主要功能是：接受移位接收寄存器和接受控制逻辑工程。接受器将外部串行数据转换成并行数据，发送给接受FIFO。接受过程中，按照数据格式进行字符装备，滤除噪音，对数据位进行溢出错，奇偶校验错，桢格错误，终止错误等检验。并根据检验产生响应中断和状态信息，传给接口模块。图3 接收器结构图图4是Modem模块单元图。其主要功能是：它提供了一组通用RS-232的控制信号，是的UART可以直接和（modem）连接，实现CPU与外接设备的通信。图4 Modem模块单元图 图5是波特率发生器结构图。其主要功能是：提供UART通信时所需要的时钟，驱动发送器逻辑和接收器逻辑，产生于16倍的波特率，主要是对系统主频MCLK分频得到的。实验方法和步骤：利用EDA 软件对UART各个子模块进行编译、优化、仿真，然后对结果进行测试分析。 5、方案的可行性分析： 通过Verilog HDL语言对uart进行设计,应用软件实现波形的产生,并实现对波形参数进行设定。本设计利用 MAX+plus 软件进行编译、优化、仿真,使电路从硬件设计转变为软件设计,提高了设计的灵活性,降低了电路的复杂度,并可以随意的进行更改,极大的减少了电路设计时间和可能发生的错误,降低了开发成本,这种设计方法必将在未来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。6、设计产品的主要用途和应用领域： UART应用广泛，随处可见：基站、导航系统等电信或网络通信系统；电脑、打印机等计算系统；MP3、自动售货机等消费类产品及汽车控制箱、煤气表等工业或汽车产品中都能看到它的身影。7、时间进程：第1周: 确定设计题目，下达任务。第2周: 搜集有UART的资料。第3周: 整理UART的资料。第4周: 开题报告，开题答辩。第5周: 学习UART原理。第6周：学习VerilogHDL语言，了解编程基本思路。第7-8周: 发送器模块的设计与仿真。第9-10周: 接收器模块的设计与仿真。第11-12周：modem模块的设计与仿真。第13周： UART的顶层设计与仿真。第14周：进行综合的仿真和验证 第15周：撰写论文。第16周：修改论文，出大图。第17周：准备毕业答辩8、参考文献：1刘韬 ,楼兴华. F P GA 数字电子系统设计与开发实例导航 M . 北京 :人民邮电出版社 ,2005 .2张明峰 1P IC 单片机软件异步串行口实现技巧 J 1 单片机与嵌入式系统应用, 20033邬宽明 单片机外围器件实用手册数据传输接 口器件分册 M 1 北京: 北京航空航天大学出版社，20024EDA先锋工作室. X ilinx ISE 5. X 使用详解 北京 : 人民邮 电出版社 , 20035孙涵芬. 单片机原理及应用 M . 北京 : 北京航天航 空大学出版社 ,1992 6王金明. Verilo g HDL 程序设计教程 M . 北京 : 人民 邮电出版社 ,2004 7范秋华 VHDL描述硬件