FPGA Verilog实现RS-232串口通信教程与仿真

本文档详细介绍了如何在FPGA上实现RS-232串口通信功能，主要通过Verilog HDL语言编写代码并利用Quartus, Synplify, 和ModelSim工具进行设计和验证。以下是整个流程的详细解析： 1. **原理**部分虽然没有提供具体代码，但可以推测这部分会简述RS-232串口的工作原理，包括异步通信方式（如数据位、停止位、奇偶校验等）、同步信号（如起始位、停止位）以及波特率的计算方法。 2. **文本程序输入（VerilogHDL）** - 发送端模块`trans`定义了输入（如时钟`clk`、复位信号`rst`、发送数据控制信号`TxD_start`、数据`TxD_data`和状态信号`TxD_busy`）和输出（`TxD`）。 - 该模块使用寄存器`TxD`和`TxD_dataReg`来存储待发送的数据，因为实际传输过程中输入数据不会始终保持有效。 - 定义了参数如时钟频率`ClkFrequency`、波特率`Baud`，以及波特率生成器宽度`BaudGeneratorAccWidth`，这些用于精确控制串口的波特率。 - `BaudGeneratorInc`计算每时钟周期的波特率计数器增量，`BaudTick`表示波特率计数器溢出标志。 3. **功能仿真（ModelSim）** - 通过编写TestBench（测试台）来验证`trans`模块的功能，确保逻辑正确无误。这包括设置输入值，观察输出结果，以及检查状态机是否按照预期工作。 4. **综合（SynplifyPro）** - 将Verilog代码转化为硬件描述语言(HDL)，以便于FPGA的物理实现。SynplifyPro在此阶段将高级语言转换为网表文件，便于后续步骤处理。 5. **布局布线（Quartus II）** - 使用Quartus II工具，根据选择的FPGA器件型号，将网表文件映射到器件内部的逻辑单元，进行逻辑布局和布线。同时，分析时延并优化设计以满足速度和资源需求。 6. **时序仿真（ModelSim）** - 在完成布局布线后，继续使用ModelSim进行时序仿真，考虑到实际的延迟情况，模拟串口通信过程中的信号传输行为，确保性能符合设计要求。 通过以上步骤，作者实现了FPGA上的RS-232串口通信功能，并提供了可供新手参考的完整代码和开发流程。这对于学习FPGA设计和Verilog编程的学生或工程师来说，是一个很好的实践案例和学习资料。