基于FPGA的UART通信接口设计与实现

高新技术　２００１　ＮＯ．０３　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｓｕｌ而　

ＦＰＧＡ实现指纹读取接口ＵＡＲＴ　

金亮’唐健　赵虹２　（１．沈阳理工大学信息科学与工程学院　辽宁沈阳　１１０１６８；　２．沈阳理工大学）　

。戛：，　莲　ＦＰ　ｉ十　咎　模块中，，　过在ＦＰＧＡ内部实现的ＵＡＲＴ接口与指纹传感器ＡＦＳ８６００连接，完成了ＦＰＧＡ对　堂冬　像　读取

。本文用状态机讨论了ＵＡＲＴ的基本功能。并给出了ＦＰＧＡ与指纹传感器的连接方法以及ｕＡＲ亍　ｓ　ＩＩ５．０　

境中的仿真图像。　。　

关键词：指纹识别模块　Ｕ　ＡＲＴ　ＦＰＧＡ　ＡＦＳ８６００　状态机　

中图分类号：ＴＰ３３８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—０５３４（２００７）０１（ｃ）一０００３—０２　

在基于ＦＰＧＡ的指纹识别系统中，指纹　

传感器ＡＦＳ８６００通过串口可与外部器件进行　

高速的数据传输，但ＦＰＧＡ内部没有现成的　

ＵＡＲＴ接口，所以我们利用ＦＰＧＡ内部的可　

编程逻辑，用ＶＨＤＬ语言实现了能对指纹传　

感器的数字量进行读取的ＵＡＲＴ接Ｉ：１，我们　

采用型号为ＥＰｌＣ６Ｑ２４０Ｃ８的ＦＰＧＡ，采用的　

设计方法是自顶向下，占用ＦＰＧＡ内部触发　

器资源很少，完成ＦＰＧＡ对指纹图像的顺利　

读取。　

１　ＦＰＧＡ实现的ＵＡＲＴ接口和ＡＦＳ８６００的硬　

件接口设计　

ＡＦＳ８６００是新型的触摸式指纹传感器。　

在Ｑｕａｒｔｕｓ　ＩＩ５．０环境中，用ＶＨＤＬ语言设计　

的ＵＡＲＴ接口，当各种仿真和综合都成功后，　

就要把设计的ＵＡＲＴ接口与ＡＦＳ８６００相连。　

我们采用Ｔｃｌ脚本对ＦＰＧＡ进行管脚配置，下　

面是编写的ＴＣＬ脚本语言，把ＵＡＲＴ的ＴＸＤ　

配置到ＦＰＧＡ的７３管脚，ＲＸＤ配置到ＦＰＧＡ　

的７５管脚，两个管脚都是１ｖｒＬ电平。保证系　

统能正常工作的两个信号ｃｌｋ和ｒｅｓｅｔ分别配　

置到ＦＰＧＡ的２８和１５９管脚上。ＵＡＲＴ接Ｉ：１　

与指纹传感器（ＡＦＳ８６００）的连接如图ｌ：　

第25卷第3期2007年5月西安航空技术高等专科学校学报

JournalofXi’anAerotechnicalCollegeVol125No13May2007

收稿日期:2006212228作者简介

:储海燕(1981-),女,陕西省西安市人,毕业于空军工程大学电讯工程学院通信工程专业,现任职于西安航专电气系,助教,主要从事电子及通信专业课程的教学工作。基于CPLD/FPGA的串行

异步通信(UART)接口电路设计

储海燕

(西安航空技术高等专科学校电气工程系,陕西西安710077)

摘　要:UART(即UniversalAsynchronousReceiverTransmitter通用异步收发器)是广泛使用的串行数据传输协议。UART允许在串行链路上进行全双工的通信。通过应用EDA技术,基于CPLD/FPGA器件设计与实现UART的波特率产生器、UART发送器和接收器及其整合电路,目的是熟练运用VHDL语言,掌握CPLD芯片的使用。关键词:VHDL;CPLD/FPGA;UART接口电路中图分类号:TN702　文献标识码:A　文章编号:100829233(2007)0320025203

1　引言

目前,很多理工高校的EDA实验室都已建立,这为我们熟悉、使用可编程逻辑器件,学有所用的开发实验室产品提供了便利条件。本设计就是从这一点出发,利用Altera公司的可编程逻辑器件EP1K100Q208-3(ACEX1K系列),设计简易的串行异步UART接口电路,这里我们选用VHDL硬件描述语言编写源程序,通过Altera公司为其可编程逻辑器件专门开发的仿真软件MAX+PlusⅡ编译仿真,然后下载到

EP1K100Q208-3芯片上,进行实现,最后做出实物。

2　基于CPLD的软件设计方案

CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)是复杂可编程逻辑器件的缩写。和基于Multisim2001的数字电路硬件设计仿真相比,CPLD的软硬件方案有着极大的优越性。

电子测量技　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　术　ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　第２９卷第３期　２００６年６月　

基于ＦＰＧＡ的ＵＡＲＴ电路的设计　

牛　涛　吴　斌焦风川　刘建伟　

（北京交通大学机械与电子控制工程学院北京１０００４４）　

摘要：本文分析了通用异步收发器（ＵＡＲＴ）的功能特点。利用ＦＰＧＡ设计实现了ＵＡＲＴ的核心功能，包括　

波特率发生模块、发送模块和接收模块，并给出了仿真结果。程序下载到ＦＰＧＡ芯片中，通信数据完全正确。　

该设计不仅实现了异步通讯的主要功能，而且电路简单，工作稳定、可靠，可以将其灵活地嵌入到各个通信系　

统中。　

关键词：ＦＰＧＡ；ＵＡＲＴ；Ｖｅｒｉｌｏｇ　ＨＤＬ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ＵＡＲＴ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　

Ｎｉｕ　Ｔａｏ　Ｗｕ　Ｂｉｎ　Ｊｉａｏ　Ｆｅｎｇｃｈｕａｎ　Ｌｉｕ　Ｊｉａｎｗｅｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００４４）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＵＡＲＴ．Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＦＰＧＡ，ｗｈｉｃｈ　

ｉｎｃｌｕｄｅ　ｂａｕｄ　ｒａｔｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｒ，ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ　ａｎｄ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｗｅｒｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧ　Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　

ｇｉｖｅｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅ￣Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｉｓ　ｄｏｗｎｌｏａｄｅｄ　ｉｎ　ｆｌ　ＦＰＧＡ　ｃｈｉｐ，ｉｔ　ｗｏｒｋｓ　ｗｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｉｓ　ｔｏｔａｌｌｙ　ｃｏｒｒｅｃｔ．　

Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＡＲＴ．Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｓ　ｓｔａｂｌｙ　ａｎｄ　ｃｒｅｄｉｂｌｙ．Ｉｔ　ｃａｌｌ　ｂｅ　

第２０卷　Ｖｏ１．２０　第１７期　Ｎｏ．１７　电子设计工程　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１２年９月　Ｓｅｐ．２０１２　

基于ＦＰＧＡ和ＵＡＲＴ的ＭＣＵ总线数据采集系统设计　

王敬华，刘武，丁国清　

（上海交通大学仪器科学与工程系，上海２００２４０）　

摘要：为了实现某生产线上ＭＣＵ的数据采集，设计了一种基于ＦＰＧＡ和ＵＡＲＴ的数据采集系统，并完成系统的软硬　件设计。整个设计完全采用硬件逻辑ＶＨＤＬ语言，集成在一枚Ａｈｅｒａ的ｃｙｃｌｏｎｅ芯片内，设计了单片机总线与ＦＰＧＡ　

接口逻辑．数据缓存的双端口ＲＡＭ、ＦＩＦＯ和ＵＡＲＴ串行发送模块。通过仿真和实际应用证明系统的准确性，该方法　

和理念具有一定的通用性，为数据采集系统的设计提供了一个新思路，使系统更紧凑。易维护．更可靠。　关键词：ＦＰＧＡ；数据采集；单片机；ＲＡＭ；ＵＡＲＴ　

中图分类号：，ｒＰ３０２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１２）１７—０１６９—０３　

ＭＣＵ　ｄａｔａ　ｂｕｓ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ＵＡＲＴ　

ＷＡＮＧ　Ｊｉｎｇ　ｈｕａ，ＬＩＵ　Ｗｕ，ＤＩＮＧ　Ｇｕｏ－ｑｉｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ＭＣＵ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ，ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ＵＡＲＴ，　

ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｇｒａｍｅｄ　ｂｙ　ＶＨＤＬ，ｕｓｉｎｇ　ａ　ｃｙｃｌｏｎｅ　ＩＩ　ｃｈｉｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｈｅｒａ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｈｅ　ｌｏｇｉｃ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ｄａｔａ　ｂｕｓ，ｔｗｏ—ｐｏｒｔ　ＲＡＭ　ａｎｄ　ａ　ＦＩＦＯ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ａ　ＵＡＲＴ　ｓｅｎｄ