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基于fpga的串口设计及实现
基于FPGA的串口设计及实现是一个涉及数字电路设计和通信协
议的复杂课题。
首先，让我们从串口通信的基本原理开始。
串口通信是一种通过串行传输数据的通信方式，它使用一个或
多个数据线（通常是一对）来逐位地传输数据。
常见的串口通信标
准包括RS-232、RS-485、UART等。
在FPGA中实现串口通信，需要
考虑以下几个方面：
1. 串口通信协议选择，根据具体的应用场景和需求，选择合适
的串口通信协议。
例如，UART是一种常见的串口通信协议，它使用
起始位、数据位、校验位和停止位来传输数据。
2. 串口通信接口设计，在FPGA中设计串口通信接口，需要考
虑数据的发送和接收，时钟信号的同步等问题。
通常需要使用FPGA
的IO资源来实现串口通信接口。
3. 串口通信协议的实现，在FPGA中实现选择的串口通信协议，包括数据的发送和接收、时序控制、校验等功能。
这通常需要使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行开发。
4. 硬件调试和验证，设计完成后，需要进行硬件调试和验证，包括时序分析、波形仿真等工作，确保串口通信的稳定和可靠。
在实际的FPGA串口设计中，还需要考虑时钟频率、数据传输速率、数据格式、数据校验、中断处理等问题。
此外，还需要考虑FPGA与外部设备的接口，如与传感器、显示器、存储器等设备的接口设计。
总之，基于FPGA的串口设计及实现涉及到硬件设计、数字电路设计、通信协议等多个方面的知识，需要综合考虑各种因素，进行全面的设计和实现。
fpga做485通信-回复FPGA在485通信中的应用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）是一种灵活可编程的硬件设备，具有高性能和低功耗的特点。
它的广泛应用正在推动各种领域的技术发展，包括工业自动化、通信、汽车等。
在通信领域中，FPGA也发挥着重要的作用，尤其是在485通信中。
本文将逐步探讨FPGA在485通信中的应用和实现方法。
1. 485通信简介首先，让我们了解一下485通信的基本概念。
RS-485是一种串行通信标准，用于在不同设备之间传输数据。
它被广泛应用于工业自动化领域，因为它具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。
RS-485总线可以支持多个设备一起通信，这也是它与RS-232等其他通信标准的区别之一。
2. FPGA在485通信中的应用FPGA的可编程性使得它成为实现复杂通信协议的理想选择。
它可以根据特定的应用需求进行配置和优化，从而实现高效的数据传输和处理。
下面我们将探讨FPGA在485通信中的几个关键应用。
2.1 串行通信接口FPGA可以通过配置相应的硬件资源和逻辑电路来实现多个串行通信接口，以便与多个RS-485设备进行数据交换。
通过使用FPGA提供的片上通信资源和高速时钟，可以实现高速率的数据传输和符合485标准的数据解码。
此外，FPGA还可以提供额外的功能，如数据缓存、错误检验等。
2.2 协议转换FPGA还可以用于实现不同通信协议之间的转换。
在485网络中，可能存在不同的通信协议，如Modbus、Profibus等。
使用FPGA，可以轻松实现从一种协议到另一种协议的转换。
FPGA的灵活性和可编程性使得它能够根据具体协议规范实现相关的数据处理和转换操作。
2.3 数据处理和控制FPGA具有强大的数据处理和控制能力，可以实现实时的数据分析和决策。
在485通信中，FPGA可以用于高速数据采集和处理，以及实时控制应用。
例如，FPGA可以实时解码和处理传输的数据，进行实时控制和决策，从而提高系统的响应速度和稳定性。
正点原子fpga串口多字节-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述正点原子FPGA（现场可编程门阵列）串口多字节是一种用于串口通信的技术，借助正点原子FPGA芯片的特性，实现了在传输数据时可以同时发送多个字节的功能。
传统的串口通信只能逐个字节地发送和接收数据，效率较低。
而正点原子FPGA串口多字节技术的出现，极大地提高了串口通信的速度与效率。
本文将介绍正点原子FPGA串口多字节技术的基本原理、实现方法以及其在实际应用中的优点和应用场景。
通过深入分析和论述，读者将能够更好地理解正点原子FPGA串口多字节技术的工作原理和优势，为其在实际项目中的应用提供指导和参考。
在接下来的章节中，我们将会详细讨论正点原子FPGA串口多字节技术的具体内容。
首先，在第一个要点中，我们将介绍其基本概念和原理，并阐述其如何在FPGA芯片中实现。
其次，在第二个要点中，我们将深入探讨正点原子FPGA串口多字节技术在实际应用中的优势和应用场景，包括其在数据传输、通信系统和嵌入式系统中的应用。
通过本文的阐述，我们希望读者能够全面了解正点原子FPGA串口多字节技术，并能够在实际项目中运用此技术，提高串口通信的效率和性能。
在结论部分，我们将对正点原子FPGA串口多字节技术进行总结，并展望其在未来的发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文共分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
引言部分主要对本文进行概述，介绍文章的目的和结构。
第一个要点是正文的第一个部分，将详细介绍正点原子FPGA串口多字节的原理和应用。
我们将从FPGA的基本概念出发，通过对正点原子FPGA的介绍和分析，深入探讨其串口多字节的实现原理和相关技术。
第二个要点是正文的第二个部分，将进一步展开对正点原子FPGA串口多字节的设计和实现进行详细阐述。
我们将从硬件设计和软件编程两个方面入手，介绍如何在FPGA上进行串口多字节的设计和开发，并给出相应的实例和实验结果。
结论部分将对本文的内容进行总结，并展望正点原子FPGA串口多字节在未来的应用前景。
module chuankou_1(clk,rxd,dig_bit,dig_seg);input clk,rxd;output[1:0]dig_bit;output[7:0]dig_seg;reg[1:0]dig_bit;reg[7:0]dig_seg;reg flag_bit;//数码管位标志//使用9600bps的波特率，使用其16倍频进行读取；reg clk_rxd;//16倍频，对于50MHZ的时钟，其分频系数为8'hA1;reg[7:0]cnt_clk_rxd;reg[3:0]cnt_read;//对16倍频的周期信号进行计数，每16次清零，并开始读取下一位数据；reg r1,r2,r3;//对每一位数读三次，以保证准确率；reg[7:0]data;//用来逐位接收串口的数据；reg[3:0]cnt_bit;//对data进行位选择；reg[2:0]state;reg clk_led;//数码管显示使用reg[11:0]cnt_clk_led;reg[3:0]num;//产生16倍频的时钟；always@(posedge clk)beginif(cnt_clk_rxd>=8'ha1)begincnt_clk_rxd<=8'd0;clk_rxd<=~clk_rxd;endelsecnt_clk_rxd<=cnt_clk_rxd+1'b1;endparameter IDLE=3'b000,READ=3'b001,WRITE=3'b010;always@(posedge clk_rxd)begincase(state)IDLE:beginif(rxd==1'b1)beginstate<=IDLE;cnt_read<=4'd0;endelsebeginif(cnt_read<4'd15)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;state<=IDLE;endelsebegincnt_read<=4'd0;state<=READ;endendendREAD:beginif(cnt_bit<=4'd7)beginif(cnt_read==4'd4)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r1<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd9)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r2<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd12)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r3<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd15)beginif((r1==r2)&&(r2==r3)&&(r1==r3))begindata[cnt_bit]<=r3;//取值;state<=READ;cnt_read<=4'd0;cnt_bit<=cnt_bit+1'b1;endelsebegincnt_bit<=4'd0;state<=IDLE;cnt_read<=4'd0;endendelsebeginstate<=READ;cnt_read<=cnt_read+1'b1;endendelsebeginstate<=WRITE;cnt_bit<=4'd0;endendWRITE://此状态暂时未用；beginstate<=IDLE;enddefault:state<=IDLE;endcaseend//以下是数码管显示部分；parameter segcode0=8'b1100_0000;parameter segcode1=8'b1111_1001;parameter segcode2=8'b1010_0100;parameter segcode3=8'b1011_0000;parameter segcode4=8'b1001_1001;parameter segcode5=8'b1001_0010;parameter segcode6=8'b1000_0010;parameter segcode7=8'b1111_1000;parameter segcode8=8'b1000_0000;parameter segcode9=8'b1001_0000;parameter segcodea=8'h88;parameter segcodeb=8'h83;parameter segcodec=8'hc6;parameter segcoded=8'ha1;parameter segcodee=8'h86;parameter segcodef=8'h8e;always@(posedge clk)beginif(cnt_clk_led>=12'h9c3)begincnt_clk_led<=12'd0;clk_led<=~clk_led;endelsecnt_clk_led<=cnt_clk_led+1'b1;endalways@(posedge clk_led)beginflag_bit<=flag_bit+1'b1;case(flag_bit)1'b0:dig_bit<=2'b10;1'b1:dig_bit<=2'b01;endcaseendalways@(posedge clk_led)begincase(flag_bit)1'b0:num<=data[3:0];1'b1:num<=data[7:4];endcaseendalways@(num)begincase(num)4'd0:dig_seg<=segcode0;4'd1:dig_seg<=segcode1;4'd2:dig_seg<=segcode2;4'd3:dig_seg<=segcode3;4'd4:dig_seg<=segcode4;4'd5:dig_seg<=segcode5;4'd6:dig_seg<=segcode6;4'd7:dig_seg<=segcode7;4'd8:dig_seg<=segcode8;4'd9:dig_seg<=segcode9;4'd10:dig_seg<=segcodea;4'd11:dig_seg<=segcodeb;4'd12:dig_seg<=segcodec;4'd13:dig_seg<=segcoded;4'd14:dig_seg<=segcodee;4'd15:dig_seg<=segcodef;endcaseendendmodule。
fpga常用接口协议FPGA常用接口协议随着科技的不断发展，FPGA（现场可编程门阵列）在数字电路设计中的应用越来越广泛。
FPGA常用接口协议是指在FPGA与其他设备之间进行数据交换时所使用的通信协议。
本文将介绍几种常见的FPGA接口协议，包括SPI、I2C、UART和PCIe。
一、SPI（串行外设接口）协议SPI是一种串行通信协议，可以实现FPGA与外设之间的数据传输。
SPI接口由四条线组成，分别是时钟信号（SCLK）、主设备输出从设备输入（MOSI）、主设备输入从设备输出（MISO）和片选信号（CS）。
SPI协议采用主从模式，主设备通过控制时钟信号和片选信号来与从设备进行通信。
SPI接口的优点是通信速度快，但只能实现点对点的通信。
二、I2C（串行总线接口）协议I2C是一种串行通信协议，可以实现FPGA与多个外设之间的数据传输。
I2C接口由两条线组成，分别是时钟信号（SCL）和数据信号（SDA）。
I2C协议采用主从模式，主设备通过控制时钟信号和数据信号来与从设备进行通信。
I2C接口的优点是可以同时连接多个从设备，但通信速度相对较慢。
三、UART（通用异步收发传输）协议UART是一种异步串行通信协议，可以实现FPGA与其他设备之间的数据传输。
UART接口由两条线组成，分别是发送线（TX）和接收线（RX）。
UART协议采用点对点通信，通过发送和接收线来进行数据传输。
UART接口的优点是通信简单易用，但通信速度相对较慢。
四、PCIe（外部总线接口）协议PCIe是一种高速串行总线接口协议，可以实现FPGA与计算机之间的数据传输。
PCIe接口由多条差分信号线组成，包括数据传输线（TX和RX）和控制信号线（CLK、RESET等）。
PCIe协议采用主从模式，通过数据传输线和控制信号线来实现高速数据传输。
PCIe接口的优点是通信速度快，但连接和配置相对复杂。
总结：本文介绍了几种常见的FPGA常用接口协议，包括SPI、I2C、UART 和PCIe。
FPGA和单片机串行通信接口的实现FPGA（Field-Programmable Gate Array）和单片机（Microcontroller）是两种常用的数字电子设备，它们在串行通信接口方面有不同的实现方式。
首先，我们需要了解串行通信是一种将数据以位的形式逐个传输的通信方式。
常见的串行通信协议包括UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C （Inter-Integrated Circuit）等。
对于FPGA和单片机之间的串行通信，我们可以基于以下几种方式进行实现：1. UART：UART是一种常见的串行通信协议，可以实现全双工的通信。
在FPGA和单片机之间建立UART通信，需要在FPGA中实现UART模块，并将其与单片机的UART接口连接。
在FPGA中，我们可以使用硬件语言（如Verilog或VHDL）来实现UART模块，该模块负责将FPGA内部的数据通过UART协议进行封装和解封装。
单片机与FPGA之间通过TX（发送）和RX （接收）引脚建立连接。
单片机可以通过串口发送数据给FPGA，FPGA接收到数据后进行处理，然后再通过串口将处理后的数据发送给单片机。
2.SPI：SPI是一种用于片上外设之间通信的串行通信协议，常用于FPGA与外部设备（例如传感器、显示器等）之间的通信。
在FPGA和单片机之间建立SPI通信，需要在FPGA中实现SPI控制器，并将其与单片机的SPI接口连接。
FPGA通过把数据写入SPI发送缓冲区或从SPI接收缓冲区读取数据来实现与单片机的通信。
单片机通过控制SPI接口的时钟、数据和使能信号来与FPGA进行数据传输。
3.I2C：I2C是一种双线制串行总线，常用于连接多个设备的系统，例如FPGA、单片机和其他外部设备之间的通信。
在FPGA和单片机之间建立I2C通信，需要在FPGA中实现I2C控制器，并将其与单片机的I2C接口连接。
FPGA串⼝UART学习笔记1串⼝通信串⼝通信1、串⼝简介串⾏接⼝，COM接⼝，只需要两根线就能实现两台设备之间的通信。
UART指的是异步的串⾏接⼝，通⽤异步收发。
标准常⽤的是RS-232标准接⼝现在电脑上没有串⼝了，所以使⽤的是USB转串⼝芯⽚，CH340芯⽚。
换句话说，只需要两根数据线UART_RXD和UART_TXD，就能完成两台设备之间的通信。
2、串⼝时序两根数据线各⾃独⽴互不影响，⼆者的时序是相同的。
不同之处是UART_RXD是主机MASTER发送给从机SLAVE，UART_TXD是SLAVE 发送给MASTER。
由于两根线的时序完全相同且独⽴，下⾯以UART_TXD为例。
空闲状态时，UART_TXD⼀直拉⾼，当要传输数据之前，拉低⼀个数据位，此后开始传输数据。
数据之后有⼀个校验位，校验位之后是停⽌位，停⽌位之后进⼊下⼀个传输周期。
⾄此，完成了⼀个数据包的传输。
注意：(1)、传输的数据是从低⽐特位开始传，⽐如101010，接受端的接受顺序是010101。
(2)、传输数据的位数是MASTER与SLAVE约定好的，可以是4、5、6、7、8位，时序图中是以⼋位为例。
(3)、校验位⼀般是奇偶检验。
当然，也可以选择没有检验位，前提是MASTER与SLAVE约定好，在SLAVE解析接收到的数据的时候，不安排校验位的解析。
(4)、停⽌位，停⽌位是保证两段传输之间⼀定要有间隔。
两段传输之间可以没有空闲时间，但是，停⽌位⼀定要有。
3、时间的问题从时序图上可以看出，串⼝的发送和接受是没有时钟的，换句话说，这是⼀个异步时序。
那么如何确定每个位所需要的时间就尤为重要。
这个问题的要点是波特率，每秒发送/接受单位的个数。
我们使⽤的串⼝是以⽐特为单位，所以这⾥波特率与我们的⽐特率相同。
常见的波特率的数值有9600,19200，38400，57600，115200等。
以9600为例，表⽰⼀秒钟发送/接受9600个⽐特。
FPGA实现RS-232串口收发的仿真过程（Quartus+Synplify+ModelSim）(2007-09-11 12:17:37)网上关于RS-232的异步收发介绍得很多，最近没事学着摸索用ModelSim来做时序仿真，就结合网上的参考资料和自己的琢磨，做了这个东西。
针对我这个小程序结合FPGA的开发流程，主要走了以下几步：1. 文本程序输入（Verilog HDL）2. 功能仿真（ModelSim，查看逻辑功能是否正确，要写一个Test Bench）3. 综合（Synplify Pro，程序综合成网表）4. 布局布线（Quartus II，根据我选定的FPGA器件型号，将网表布到器件中，并估算出相应的时延）5. 时序仿真（ModelSim，根据时延做进一步仿真）这里贴出我的程序和各个详细步骤，能和各位正在学习的新手们一起分享。
0. 原理略一、文本程序输入（Verilog HDL）发送端：module trans(clk,rst,TxD_start,TxD_data,TxD,TxD_busy);input clk,rst,TxD_start;input[7:0] TxD_data; // 待发送的数据output TxD, // 输出端口发送的串口数据TxD_busy;reg TxD;reg [7:0] TxD_dataReg; // 寄存器发送模式，因为在串口发送过程中输入端不可能一直保持有效电平reg [3:0] state;parameter ClkFrequency = 25000000; // 时钟频率－25 MHzparameter Baud = 115200; // 串口波特率－115200// 波特率产生parameter BaudGeneratorAccWidth = 16;reg [BaudGeneratorAccWidth:0] BaudGeneratorAcc;wire [BaudGeneratorAccWidth:0] BaudGeneratorInc = ((Baud<<(BaudGeneratorAccWidth-4))+(ClkFrequency>>5))/(ClkFrequency>>4);wire BaudTick = BaudGeneratorAcc[BaudGeneratorAccWidth];wire TxD_busy;always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)BaudGeneratorAcc <= 0;else if(TxD_busy)BaudGeneratorAcc <= BaudGeneratorAcc[BaudGeneratorAccWidth-1:0] + BaudGeneratorInc;// 发送端状态wire TxD_ready = (state==0); // 当state = 0时，处于准备空闲状态，TxD_ready = 1 assign TxD_busy = ~TxD_ready; // 空闲状态时TxD_busy = 0// 把待发送数据放入缓存寄存器TxD_dataRegalways @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)TxD_dataReg <= 8'b00000000;else if(TxD_ready & TxD_start)TxD_dataReg <= TxD_data;// 发送状态机always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)beginstate <= 4'b0000; // 复位时，状态为0000，发送端一直发1电平TxD <= 1'b1;endelsecase(state)4'b0000: if(TxD_start) beginstate <= 4'b0100; // 接受到发送信号，进入发送状态end4'b0100: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1000; // 发送开始位- 0电平TxD <= 1'b0;end4'b1000: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1001; // bit 0TxD <= TxD_dataReg[0];end4'b1001: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1010; // bit 1TxD <= TxD_dataReg[1];end4'b1010: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1011; // bit 2TxD <= TxD_dataReg[2];end4'b1011: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1100; // bit 3TxD <= TxD_dataReg[3];end4'b1100: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1101;// bit 4TxD <= TxD_dataReg[4];end4'b1101: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1110;// bit 5TxD <= TxD_dataReg[5];end4'b1110: if(BaudTick) beginstate <= 4'b1111; // bit 6TxD <= TxD_dataReg[6];end4'b1111: if(BaudTick) beginstate <= 4'b0010; // bit 7TxD <= TxD_dataReg[7];end4'b0010: if(BaudTick) beginstate <= 4'b0011; // stop1TxD <= 1'b1;end4'b0011: if(BaudTick) beginstate <= 4'b0000; // stop2TxD <= 1'b1;enddefault: if(BaudTick) beginstate <= 4'b0000;TxD <= 1'b1;endendcaseendmodule接收端：module rcv(clk,rst,RxD,RxD_data,RxD_data_ready,);input clk,rst,RxD;output[7:0] RxD_data; // 接收数据寄存器output RxD_data_ready; // 接收完8位数据，RxD_data 值有效时，RxD_data_ready 输出读信号parameter ClkFrequency = 25000000; // 时钟频率－25MHzparameter Baud = 115200; // 波特率－115200reg[2:0] bit_spacing;reg RxD_delay;reg RxD_start;reg[3:0] state;reg[7:0] RxD_data;reg RxD_data_ready;// 波特率产生，使用8倍过采样parameter Baud8 = Baud*8;parameter Baud8GeneratorAccWidth = 16;wire [Baud8GeneratorAccWidth:0] Baud8GeneratorInc = ((Baud8<<(Baud8GeneratorAccWidth-7))+(ClkFrequency>>8))/(ClkFrequency>>7);reg [Baud8GeneratorAccWidth:0] Baud8GeneratorAcc;always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)Baud8GeneratorAcc <= 0;elseBaud8GeneratorAcc <= Baud8GeneratorAcc[Baud8GeneratorAccWidth-1:0] + Baud8GeneratorInc;// Baud8Tick 为波特率的8倍－115200*8 = 921600wire Baud8Tick = Baud8GeneratorAcc[Baud8GeneratorAccWidth];// next_bit 为波特率－115200always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst||(state==0))bit_spacing <= 0;else if(Baud8Tick)bit_spacing <= bit_spacing + 1;wire next_bit = (bit_spacing==7);// 检测到RxD 有下跳沿时，RxD_start 置1，准备接收数据always@(posedge clk)if(Baud8Tick)beginRxD_delay <= RxD;RxD_start <= (Baud8Tick & RxD_delay & (~RxD));end// 状态机接收数据always@(posedge clk or negedge rst)if(~rst)state <= 4'b0000;else if(Baud8Tick)case(state)4'b0000: if(RxD_start) state <= 4'b1000;// 检测到下跳沿4'b1000: if(next_bit) state <= 4'b1001; // bit 04'b1001: if(next_bit) state <= 4'b1010; // bit 14'b1010: if(next_bit) state <= 4'b1011; // bit 24'b1011: if(next_bit) state <= 4'b1100; // bit 34'b1100: if(next_bit) state <= 4'b1101; // bit 44'b1101: if(next_bit) state <= 4'b1110; // bit 54'b1110: if(next_bit) state <= 4'b1111; // bit 64'b1111: if(next_bit) state <= 4'b0001; // bit 74'b0001: if(next_bit) state <= 4'b0000; // 停止位default: state <= 4'b0000;endcase// 保存接收数据到RxD_data 中always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)RxD_data <= 8'b00000000;else if(Baud8Tick && next_bit && state[3])RxD_data <= {RxD, RxD_data[7:1]};// RxD_data_ready 置位信号always @(posedge clk or negedge rst)if(~rst)RxD_data_ready <= 0;elseRxD_data_ready <= (Baud8Tick && next_bit && state==4'b0001); endmodule为了测试收发是否正常，写的Test Bench`timescale 1ns / 1nsmodule rs232_test;reg clk,rst,TxD_start;reg [7:0] TxD_data;wire[7:0] RxD_data;wire //RxD,TxD,TxD_busy,RxD_data_ready;trans trans(.clk(clk),.rst(rst),.TxD_start(TxD_start),.TxD_busy(TxD_busy),.TxD_data(TxD_data),.TxD(TxD));rcv rcv(.clk(clk),.rst(rst),.RxD(TxD), // 收发相接时RxD = TxD.RxD_data(RxD_data),.RxD_data_ready(RxD_data_ready));initial beginTxD_start = 0;TxD_data = 0;clk = 0;rst = 1;#54 rst = 0;#70 rst = 1;#40 TxD_start = 1'b1;#10 TxD_data = 8'b11011001;#100 TxD_start = 1'b0;endalways begin#30 clk = ~clk;#10 clk = ~clk;endendmodule二、综合三、FPGA与PC串口自收发通信串口通信其实简单实用，这里我就不多说，只把自己动手写的verilog代码共享下。
