FPGA实现RS-232串口通信的Verilog程序及仿真

"FPGA实现RS-232串口通信的Verilog程序及仿真流程" 在数字系统设计中，Verilog是一种广泛使用的硬件描述语言，用于描述和实现各种数字电路，包括复杂的通信接口。本资源涉及到的是使用Verilog开发的RS-232串口通信程序，适用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）设备。RS-232是传统的串行通信标准，常用于设备间的低速通信。 1. Verilog程序结构 发送端的Verilog模块名为`trans`，它接收输入时钟`clk`、复位信号`rst`、启动发送信号`TxD_start`以及8位待发送数据`TxD_data`。输出包括实际发送的串口数据`TxD`和一个繁忙状态信号`TxD_busy`。`TxD_dataReg`用于存储待发送的数据，`state`表示发送状态机的不同状态。 2. 波特率生成 波特率是串口通信中的关键参数，决定了数据传输的速度。在本程序中，波特率设定为115200，而系统时钟频率为25MHz。波特率发生器使用一个累加器`BaudGeneratorAcc`来生成适当的时钟脉冲，`BaudGeneratorInc`用于计算脉冲频率，确保与目标波特率匹配。当累加器达到其最大值（`BaudGeneratorAccWidth`位宽）时，产生一个`BaudTick`信号，标志着一个数据位的发送完成。 3. 功能仿真 在ModelSim这样的仿真工具中，功能仿真检查代码逻辑是否正确，通常需要编写一个测试激励（TestBench）模块来提供输入并验证预期的输出。这一步不考虑实际硬件的延迟，只关注逻辑功能。 4. 综合 综合阶段，SynplifyPro这样的工具会将Verilog代码转化为适合特定FPGA架构的门级网表。这一步将高级语言描述转换为实际的逻辑门电路，以便FPGA可以理解。 5. 布局布线 使用QuartusII进行布局布线，该工具会根据选择的FPGA型号将网表映射到物理器件上，并计算出各逻辑单元之间的延迟。 6. 时序仿真 最后，基于布局布线后的时序信息，再次在ModelSim中进行仿真，以验证在实际时序约束下系统的性能和正确性。这一步至关重要，因为它能确保在真实硬件上的工作性能。 通过以上步骤，开发者能够实现并验证一个完整的RS-232串口通信系统，确保在FPGA上成功运行。这个过程对于学习FPGA设计和Verilog编程的新手来说是一个很好的实践案例。