使用FPGA和CPLD实现UART接口设计

"基于FPGA与CPLD的通用异步通信接口UART的设计" 本文主要探讨了一种利用可编程逻辑器件，特别是FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）来实现通用异步通信接口UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的方法。UART是一种常见的串行通信接口，广泛应用于数字通信和控制系统中，用于短距离的数据传输。 UART的核心功能包括发送模块、接收模块和波特率发生器。发送模块负责将并行数据转换为串行数据，并按照预设的波特率发送出去；接收模块则相反，它接收串行数据并转化为并行数据；波特率发生器则是控制数据传输速率的关键部件，确保发送和接收端的数据同步。 在传统的UART设计中，这些功能通常由微处理器或专用集成电路（ASIC）实现。然而，随着FPGA和CPLD的发展，它们成为了构建数字系统的理想选择，因为它们提供了高度的灵活性和可定制性。使用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）作为硬件描述语言，可以方便地在FPGA/CPLD中实现UART的所有功能。 VHDL是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它允许工程师以接近于高级程序设计语言的方式来描述电路的行为和结构。在本设计中，作者通过VHDL编写UART的逻辑代码，实现了UART的发送、接收和波特率发生器的功能。 在设计过程中，首先使用VHDL进行逻辑设计，然后通过综合工具将VHDL代码转换为逻辑门级表示。接着，通过仿真工具对设计进行验证，确保其符合预期的功能和性能。最后，设计会被下载到FPGA或CPLD中，完成硬件实现。这个过程通常在像Lattice Diamond或Xilinx ISE这样的FPGA/CPLD开发环境中进行。 该文的关键词包括UART、VHDL、FPGA和仿真，表明了研究的重点在于如何利用现代可编程逻辑技术实现高效的UART接口，并强调了设计的验证和实现过程。这种基于FPGA和CPLD的UART设计方法具有速度快、可配置性强、适应性广等优点，对于嵌入式系统和通信设备的开发具有很高的实用价值。