摘 要串行通信总线目前被广泛地应用于各种数字系统之间的互联,和以往的并行总线技术相比,串行通信的优势在于它用少量的连接线，较低的成本就能够实现远距离的传输并且可靠性很高。本文使用Microsoft Visual C++作为开发平台实现上位机软件的编写，通过在程序中添加MSComm控件实现对串口的控制。利用ISE工具设计UART模块，用verilog语言进行顶层文件和四个子模块的编程，完成程序设计后使用MODELSIM软件进行仿真，仿真结果验证了程序设计的正确性。最后通过VC++与FPGA之间的联合调试验证了FPGA芯片和PC之间的串口数据通信的准确性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2研究的现状 1
1.3本文研究的内容与方法 2
第二章 基于FPGA的串口通信硬件设计 3
2.1串口通信原理介绍 3
2.1.1串口通信简介 3
2.1.2串口协议分析 3
2.2系统硬件方案设计 4
2.2.1主控芯片电路 4
2.2.2电源部分 5
2.2.3串口电路设计 5
2.2.4时钟与复位电路设计 6
第三章 基于FPGA的串口通信软件设计 8
3.1FPGA程序设计 8
3.1.1时钟产生模块 8
3.1.2串口发送模块 8
3.1.3串口接收模块 9
3.1.4顶层设计模块 9
3.2VC++程序设计 10
3.2.1MSComm控件简介 10
3.2.2VC++串口程序编写 10
第四章 基于FPGA的串口通信的仿真与测试 12
4.1FPGA程序仿真 12
4.1.1时钟分频模块的仿真 12
4.1.2串口发送模块的仿真 12
4.1.3串口接收模块的仿真 13
4.2VC++与FPGA联合调试 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
br /> 1.1研究的背景及意义
FPGA属于可编程的逻辑芯片，它具有被称做“逻辑块”的可编程逻辑组件和一个层次结构可以重新配置的互连部分，互连部分有助于将这些块连接在一起，通常使用硬件描述语言（HDL）为指定的FPGA配置语言。异步串行通信可以很容易地在FPGA上实现，异步串行通信是一种常用、简单、有效的数据发送和接收方法，这种技术通常由UART实现。通用异步接收发送器（UART）是一种控制计算机与其相连的串行设备的接口的芯片。UART主要用于低速和高速的外围设备之间，例如它可应用于计算机和打印机之间，也能够用在控制器和LCD之间。
这些年来，多微机系统的应用和微机网络迅速发展，因此通信功能的地位日渐上升。通信方式可分为串行通信与并行通信，串行通信适合于远距离传送，它可以使用少量的传输线凭借已经存在的网络完成数据传递，因此它有着不可替代的地位。通信协议是对通信两方的一种约束，在串行传输中，通信两方都依照通信约定进行通信。异步通信的帧信息格式为：a.1位起始位。b.58位数据位。传送顺序是低位在前面，高位在后面，依照顺序传送。c.一位校验位，也可以没有。d.最后是1位或是2位停止位。
FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列正在逐渐渗透到数字电路的设计中。这种设计方法使多个集成芯片集成于一个大的模块化可编程逻辑器件电路中，这样在很大程度上缩小了板子的尺寸，同时提高了系统的可靠性和设计的便利性。
1.2研究的现状
通信即信息的传输，计算机与外部设备之间可以进行通信，同样地，两台计算机之间也可以进行通信，实现信息的传输与交互。FPGA技术可以在不同的用户开发平台,不同的硬件环境下使用,且只需要对设计进行简单的修改和编辑即可,方便了设计者和用户的使用。现场可编程门阵列（FPGA）是一个可编程逻辑器件，它包含一个二维通用逻辑单元和一个可编程开关阵列。逻辑单元能够通过配置编程来实现简易的作用，并且可以定制可编程开关来提供逻辑单元之间的互连。自制的方法能够通过使用特定各个逻辑单元的作用和有选择地设置每个可编程开关的连接来完成。一旦设计与综合结束，就能够通过一个简便的适配器电缆下载所需的逻辑单元和开关配置到FPGA设备，最后得到自定义电路。在FPGA上设计一个片上系统（SOC）是目前数字设计的一个趋势，因为它比基于离散电子的产品具有更高的速度、更低的功耗、更小的尺寸、更少的花费等优势。
通用异步收发控制器是一种串行通信设备。在控制系统中，串行通信电路被大量使用，而通用异步收发器（UART）是在串行通信中不可替代的集成电路。串行通信是结构简单，并且可以发送一个较长长度的数据的一种通信方法。串行通信对计算机至关重要，它能够使计算机与键盘等速度较慢的设备进行通信。UART用于两个设备之间的串行通信，接线最少，数据是通过串行方式发送的，没有时钟信号与它一起发送。UART的重要作用是使数据发出时由并行转换成串行，接受时从串行变成并行。发送方和接收方有单独的、不同步的时钟信号。为了同步异步串行数据并确保数据完整性，在串行数据中添加了启动位和停止位。传输字符由一个8位数据字节组成，首先发送LSB（最低有效位），前面是起始位，后面是停止位。当没有传输字符时，线路空闲。数据不需要在字符之间空闲，因为传输的起始位可能会立即跟随上一个传输的停止位。
UART（通用异步收发器）是允许短距离的全双工通信，成本很低。它是一种串行通信协议，可用于处理器和外围设备之间的数据交换。对于可靠的数据传输，考虑到系统成本和复杂度的增加，串行通信比并行通信更有效。设计一个用verilog实现的UART，能够便利地加载到FPGA上，完成最为可靠、没有差错的数据传输。

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