FPGA实现的串口通信调试与案例研究

本文主要探讨了基于FPGA的串口通信电路设计，由郭敦势，一位在中国电子科技集团第38所工作的助理工程师，针对信息系统项目管理师的需求，对串口通信进行了深入研究。串口通信是信息系统项目管理中常见的技术，特别是RS-232接口，因其广泛应用在处理器的通用异步收发器中，能够实现双向数据传输，如网管控制和主业务数据交换。 文章首先介绍了FPGA，作为一种现场可编程逻辑门阵列，它的灵活性和可重构性使其成为数字系统设计的理想平台。FPGA允许用户通过软件配置实现特定功能，并能多次编程，适用于通信、数字信号处理和工业控制等多种场景。 设计的核心是利用Verilog HDL硬件描述语言来构建波特率发生器、接收模块和发送模块。波特率发生器作为分频器，从50MHz的系统时钟中产生115200bps的输出，以确保系统的稳定性。设计中选择了N=16，使得分频系数约为27，这确保了波特率的准确性和容错性。 在具体实现过程中，通过Quartus II软件进行设计和仿真，验证每个模块的正确性。设计目标是使FPGA能够与PC机通过串口调试助手实现双向通信，包括数据发送和接收，以及LED灯的点亮状态验证数据传输的准确性。例如，当在串口调试助手发送字母"a"时，接收数据应正确显示，并且对应LED灯按ASCII码转换的二进制序列亮灭。 参考文献中列举了两本书籍，分别是夏宇闻的《Verilog数字系统设计教程》和刘韬、楼兴华的《FPGA数字电子系统设计》，这些书籍为设计提供了理论基础和技术指导。 总结来说，这篇文章详细阐述了如何利用FPGA和Verilog HDL技术来设计和实现串口通信电路，验证了其在信息系统项目中的实际应用价值，展示了该技术在实时性和可编程性方面的优势。