基于VHDL/FPGA的嵌入式UART的设计及FPGA验证

论文摘要

随着超大规模集成电路设计技术及深亚微米制造技术的发展,系统集成芯片的设计方法已成为未来IC产业的主流,而IP核技术作为SOC设计中最典型有效的方法,其发展状况受到业界的广泛关注。通用异步收发器UART作为输入/输出系统中的重要组成部分,是SOC系统中十分常用的IP核。本课题采用Top-down设计方法学,通过对系统功能划分模块来进行设计。包括发送模块、接收模块、中断模块、调制解调模块,对各功能模块和整个系统进行设计,并通过软件Xilinx ISE9.1i进行仿真。最后详细介绍基于FPGA硬件验证的设计和验证方法。测试结果表明设计正确,功能良好。全文共分六章,其中,第三、四、五章是本文的重点章节。主要阐述了课题研究的方法、内容和结果。论文通过分析目前国内外集成电路的发展现状及IP核的重要性,论证了设计一个UART IP软核的意义,最后总结了课题所做的工作和取得的成果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的价值和理论意义
• 1.2 课题相关技术
• 1.2.1 EDA 的发展状况
• 1.2.2 IP 核概述
• 1.2.3 集成电路设计流程
• 1.2.4 硬件描述语言（HDL）介绍
• 1.2.5 软件平台Xilinx ISE9.1i 概述
• 1.3 课题主要任务及研究内容
• 第二章 UART 原理
• 2.1 通信原理
• 2.2 UART 原理
• 第三章 UART 设计
• 3.1 简介
• 3.1.1 外部信号介绍
• 3.1.2 基本功能介绍
• 3.1.3 寄存器功能原理说明
• 3.2 发送器模块设计
• 3.3 接收器模块设计
• 3.4 中断仲裁器模块设计
• 3.5 调制解调器模块设计
• 第四章 UART 仿真
• 4.1 发送器模块
• 4.2 接收模块
• 4.3 中断模块
• 4.4 MODEM 模块
• 4.5 UART 顶层模块
• 第五章 基于VX-SP306 开发板的FPGA 验证
• 5.1 大规模可编程逻辑器件概述
• 5.1.1 大规模可编程逻辑器件
• 5.1.2 SPARTAN 35400 FPGA 芯片简介
• 5.2 FPGA 开发流程
• 5.3 基于VX-SP306 开发板的验证
• 5.3.1 验证平台VX-SP306 开发板简介
• 5.3.2 电路的FPGA 下载验证结果
• 5.4 结果分析
• 第六章 总结
• 6.1 论文设计总结
• 6.2 研究展望
• 主要参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢