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基于FPGA的UART Verilog实现設計

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简介：
本设计详细介绍了在FPGA平台上使用Verilog硬件描述语言实现通用异步收发传输器（UART）的方法与流程，包括模块划分、信号定义及仿真验证。 基于FPGA的UART设计可以通过Verilog语言实现。在该设计中，采用Verilog来完成UART的实现。

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  • 基于FPGA的UART Verilog实现設計
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    本设计详细介绍了在FPGA平台上使用Verilog硬件描述语言实现通用异步收发传输器（UART）的方法与流程，包括模块划分、信号定义及仿真验证。 基于FPGA的UART设计可以通过Verilog语言实现。在该设计中，采用Verilog来完成UART的实现。
     
  • 基于Verilog的PC与FPGA UART通信实现.zip
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    本资源提供了一个详细的教程和代码示例，介绍如何使用Verilog语言在个人计算机(PC)与现场可编程门阵列(FPGA)之间通过UART接口进行数据通信。包含设计文档、Verilog源码及测试方法，适用于学习FPGA开发与串行通讯技术的学生和工程师。 设计一个能够进行异步全双工串行通信的模块，该模块采用固定的串行数据传输格式来发送和接收数据。基本的设计要求如下：（1）每帧包含 10 位信息，具体为一位启动位、八位数据位以及一位停止位。（2）波特率设定为9600或115200。（3）收发时钟频率与波特率的比例是16。此外，该模块需要能够实现FPGA和PC机之间的通信，在PC端使用串口调试助手。 提高的设计要求包括：（1）模块发送的数据应由PC端的串口调试助手接收，并且可以支持数字及中文字符的切换传输；其中，古诗内容在FPGA内部通过ROM存储其内码形式。（2）模块还需能够接收到来自PC机串口调试助手的十六进制数据信息并以十进制的方式显示于LED上。
     
  • 基于Verilog的UART通信实现
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    本项目采用Verilog硬件描述语言设计并实现了UART串行通信接口。通过该接口，不同电子系统能够高效传输数据，代码简洁且具备良好的可移植性与兼容性。 Verilog实现串口通讯（UART），实现了发送和接收回环，并可以通过串口数据控制LED灯的亮灭。
     
  • 基于FPGA的UART接口电路设计及其Verilog实现
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    本项目聚焦于FPGA平台上UART接口电路的设计与优化，并采用Verilog硬件描述语言进行具体实现。通过该设计，能够有效提升数据传输效率和可靠性。 通用串口是远程通信接口，在数字系统中的应用非常广泛，并且是一个重要的组成部分。本设计使用Verilog HDL语言描述硬件功能，并在FPGA芯片上通过Quartus II 13.0进行综合实现，采用模块化的设计方法来构建UART（通用异步收发器）的各个模块。这些模块包括波特率控制、SRAM存储、UART数据接收器和发送器以及数码管显示等部分。设计中使用了外部时钟50MHz，并且可以设置4800和9600两种波特率。 资源文件里包含了代码和Quartus II的工程文件，由于作者水平有限，如果有不足之处欢迎指正。
     
  • 基于FPGA的UART设计实现
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    本项目致力于在FPGA平台上开发和实现通用异步收发传输器（UART）模块，旨在通过硬件描述语言优化其通信效率与可靠性。 基于FPGA的UART设计涉及在可编程逻辑器件上实现通用异步收发传输器的功能。这一过程通常包括硬件描述语言（如Verilog或VHDL）编写、仿真验证以及最终在目标FPGA设备上的配置与测试，以确保通信接口能够正确地进行串行数据交换。
     
  • 基于FPGA的UART串口通信系统仿真（Verilog）.rar_232接口_FPGA与Verilog实现
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    本资源为一个使用Verilog语言在FPGA平台上设计和仿真的UART串行通讯系统，特别聚焦于RS-232接口协议的实现。适合深入理解并实践数字通信技术的学习者。 该设计基于FPGA的串口通信系统模拟仿真，通过RS-232串行总线接口的设计来掌握发送与接收电路的基本思路，并进行实际的串口通信操作。采用Verilog HDL语言对UART波特率产生模块、数据发送模块和接收模块进行了硬件描述，然后将其整合为一个RS-232收发模块，在顶层模块中例化两个这样的RS-232模块以实现两块FPGA芯片之间的全双工通信设计。
     
  • 基于Verilog的FPGA UART环回测试代码
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    本项目提供了一段使用Verilog编写的FPGA UART环回测试代码，用于验证UART接口的数据发送与接收功能是否正确。 UART（通用异步接收发送器）是嵌入式系统中的常用串行通信接口，在FPGA设计中有广泛应用。本项目将探讨如何使用Verilog语言在Intel FPGA上实现一个UART环回测试系统。 首先介绍Verilog，这是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，适用于包括FPGA和ASIC在内的多种应用场景。它支持行为模式与结构化模式的设计方法，便于开发复杂的逻辑功能。在此案例中，我们将利用Verilog来编写UART收发模块，该过程涉及波特率发生器、发送FIFO（先进先出存储器）以及接收FIFO等关键组件。 在UART通信中，帧结构是一个核心概念，通常包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。发送端将并行数据转换为串行格式，并通过波特率发生器控制传输速率；而接收方则执行相反的操作，即从串行到并行的转化过程，并进行同步与校验。 状态机在UART模块中负责管理收发流程，确保任何时刻都能正确响应输入输出信号。常见的状态包括等待起始位、读取数据位、检查奇偶校验以及等待停止位等。设计者需要保证无论何时，系统都能够准确处理各种情况下的信号变化和错误。 FPGA中的FIFO用于缓冲发送与接收的数据流，以防止因速度不匹配而产生的丢失问题。具体来说，在接收到CPU或其他组件发来的数据后，发送FIFO会依据UART的帧结构将其打包并传输；同时，接收FIFO则收集从串行接口传入的信息，并适时传递给系统其他部分。 在本次环回测试中，我们让FPGA作为通信链路中的中介节点，在接收到的数据被立即返回至发送方形成闭环。如果在此过程中出现任何错误，则会反映于最终的输出数据上，便于问题定位与修复。 为了实现这一目标，我们需要编写Verilog代码定义状态机逻辑、处理UART收发流程以及FIFO操作，并考虑异常情况如超时或帧校验失败等情形下的应对策略。在Intel FPGA平台上，则需借助Quartus II 或Vivado这类工具完成综合布局布线及功能验证。 总之，该项目涵盖了Verilog编程技巧、状态机设计原理、UART通信协议的理解与应用以及FIFO的使用方法等多个方面，并通过实际操作帮助开发者掌握串行通信的工作机制及其在FPGA开发中的关键技能。
     
  • 基于FPGA的UART设计与实现.pdf
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    本文档详细介绍了在FPGA平台上进行UART接口的设计与实现过程，包括硬件描述语言编程、逻辑电路搭建及测试验证等方面的内容。 UART（通用异步收发传输器）是一种在微处理器与设备间提供简单串行通信的协议。它能将并行数据转换为串行形式发送，并把接收到的串行信号还原成并行格式。这种通讯方式无需额外时钟信号，因其以固定波特率进行信息交换，并通过起始位和停止位标记每一帧的数据边界。常见的UART波特率包括4800、9600及115200等。 在现代嵌入式系统中，FPGA（现场可编程门阵列）的应用日益广泛。这种集成电路允许用户根据需求定制其逻辑功能与互连结构。由于具备重新配置能力和高密度特性，FPGA非常适合实现如UART之类的硬件功能。相比采用NIOSII软核处理器来构建UART，在FPGA硬件资源中直接实施可以避免不必要的开销，并提升系统效率及性能。 在设计基于FPGA的UART时，通常会在发送和接收端各设一个深度为8个缓冲单元的FIFO（先进先出）缓存区。这些缓存区用于不同频率信号间的同步转换与数据暂存。时钟域转换是指为了匹配不同的时间基准，在同一芯片内部的不同模块间调整时钟信号的过程。 UART实现通常可以分为几个关键组件：发送器、接收器、输入输出FIFO缓冲以及波特率生成器。其中，发送器负责将并行数据变换成串行格式进行传输；而接收部分则处理接收到的串行信息，并将其恢复为并行形式。波特率发生器的任务是产生用于接收和发送模块所需的采样时钟信号。由于UART通信协议对时间精度的要求较高，设计者通常利用锁相环（PLL）或外部晶振提供一个稳定的高频基准频率，并通过分频得到所需的具体波特率。 根据实际需求可以灵活配置发送与接收的波特率参数。虽然使用FPGA内置IP核来实现FIFO能简化设计流程，但会降低移植性——更换芯片系列时可能需要重新设定原IP核的相关设置。因此，本方案建议独立构建非IP形式的FIFO模块，以此增强UART组件在不同型号上的兼容性和灵活性。 该基于CycloneIII FPGA平台验证过的UART系统符合串行通信标准，并且表现出高效与可靠的性能特征，支持多路同时通讯需求，在工业控制、数据采集及嵌入式开发等场景中为设计者提供了一种高性能低延迟的解决方案。
     
  • 基于FPGA的UART串口通信实现
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    本项目旨在探讨并实现基于FPGA平台的UART串行通讯技术。通过硬件描述语言编程，完成UART接口的设计与验证，以促进数据高效传输。 基于FPGA实现UART串口通信。
     
  • 基于WISHBONE接口的UART（Verilog代码实现）
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    本项目使用Verilog语言设计并实现了基于WISHBONE总线协议的通用异步收发传输器(UART)，适用于FPGA等硬件平台，支持高速数据通信。 WISHBONE接口的UART（Verilog实现）内部包含有说明文档、源代码、测试平台和工程文件，这些都是学习Verilog非常好的资料。