基于FPGA的UART设计

UART是一种目前广泛应用的短距离串行传输接口,常用于短距离、低速、低成本的串行数据通信。而现在大部分的集成电路UART芯片成本高、电路复杂、可移植性较差,本文基于FPGA器件设计,使用VHDL将UART的核心功能集成,使整个系统更加紧凑、稳定,且可移植性强。     

基于FPGA的星载UART通讯设计与实现

通用异步收发器(universal asynchronous receiver transmitter,UART)广泛应用在星载仪器单机内部通信。针对复杂的空间电磁环境,电路受宇宙射线、单粒子影响较大的特点,研究了面向空间环境应用的UART电路设计方法。该方法在硬件上,使用抗辐照反熔丝型FPGA和军品级的通信接口芯片,实现UART通讯的总线拓扑连接结构。软件上,使用硬件描述语言完成串口通信协议,结合三模冗余串行TMR、并行TMR技术、数字滤波技术,提高系统的容错能力,提高系统的可靠性。给出了UART收发电路的工作原理、实现框图,并进行了仿真实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

SPI4.2接口的FPGA实现

介绍了SPI4.2接口协议和数据结构定义,给出了使用FPGA实现的逻辑框图和状态机设计,最后描述了几种数据突发传输情况下的仿真结果.     

基于FPGA的UART控制FLASH存储系统设计

为了解决测井数据文件的存储问题,提出了一种基于FPGA实现UART控制FLASH存储系统设计的方法。以FPGA作为核心控制器对系统结构进行了模块化分解以适应自顶向下的设计方法。在Quartus II开发平台中采用Verilog硬件描述语言利用有限状态机实现了UART控制FLASH的读、写、擦除操作并给出了UART控制FLASH的数学模型,采用Spansion公司的S29AL016D系列FLASH结合FPGA和UART设计了接口电路。最后在Modelsim环境下进行仿真,验证了该存储系统设计的正确性和可靠性。     

基于可编程逻辑器件UART的实现

本文详细分析UART的工作原理和内部结构,讨论了基于可编程逻辑器件FPGA/CPLD的数字逻辑电路设计的方法,并在此基础上,采用ALTER公司的MAXPIUX II开发平台,完成了UART的代码分析、移植、测试仿真、芯片选择、性能分析等一系列工作。     

利用UART 对FPGA 进行升级的方法

为节省FPGA( Field Programmable Gate Array) 升级工作的时间和成本,设计了一种利用UART( Universal Asynchronous Receiver /Transmitter) 替代传统JTAG( Joint Test Action Group) 方式升级的FPGA 程序方法,该设计 主要由Xilinx FPGA、UART 芯片、Flash 芯片和串口连接线等组成。通过将MicroBlaze 处理器、ICAP( Internal Configuration Access Port) 、IP( Intellectual Property) 核及UART 控制模块等集成在FPGA 芯片中实现可编程片上 系统的搭建。同时采用MultiBoot 双镜像技术,实现了即使在更新失败的情况下,依旧可加载备份镜像保证系 统正常工作,以此保证设计的稳定性。实验结果表明,此设计可以替代传统FPGA 升级方法,节省升级工作的 时间和成本。本设计具有更新效率高、维护成本低、稳定性高等优点,且可用于FPGA 远程更新。     

基于FPGA器件的RS232-C接口设计及其扩展

串行外设常常用到RS232—C接口,传统上采用诸如8250,8251,NSl6450等UART器什实现,然而此类器做得相当复杂,RS232—C接口常常不需要使用完整的UART的功能,而且对于多串口的设备或需要加密通讯的场合使用UART也是不合适的。笔者将RS232—C接口所需要的UART功能集成到FPGA的XILINX的XCS30内部,利用VHDL将R8232—C的核心功能集成,从而使整个设计更加紧凑小巧,系统功能更稳定可靠。同时该系统通过扩展,完成多点通信的数据过滤功能,大大降低CPU的负担,提高系统性能。     

基于SmartFusion的UART电路设计

本文提出了基于SmartFusion的UART的设计,阐述了通用异步收发器UART的功能特点,使用了硬件描述语言Verilog对各个模块进行了介绍,并给出了仿真结果。将UART核心功能放到FPGA中可以大大提高SmartFusion内Cortex-M3的执行效率,整个UART接口电路结构简单、升级方便、稳定性高,可以将其灵活的应用到各个通信系统中。     

16通道数据接口模块FPGA设计

主要论述了基于FPGA技术的数据接口模块(RS)的设计思想及方法.并重点介绍了板极处理器接口模块和工作模式选择模块的具体实现方法,仿真实现了设计结果.具有较强的通用性.     

PCI总线接口控制器的FPGA设计

研究有限状态机与PCI总线接口控制器的设计问题.在分析PCI总线接口控制器基本功能的基础上,给出其顶层设计.根据PCI总线操作时序,提出了从设备接口控制器的有限状态机模型.同时结合Altera FLEX10K的FPGA器件,采用Verilog硬件描述语言,描述该总线控制器的基本操作,并完成功能仿真与综合,实现了PCI总线控制器的FPGA设计,说明该有限状态机具有结构清晰、易于维护的特点.     

基于FPGA的通用异步接收/发送器设计与实现

本文提出了一种基于FPGA通用异步接收/发送器(UART)的设计和实现方法。     

实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现

描述了一种1024×768高分辨率实时视频图像数据处理的方法。由于高分辨率的视频流数据量大,又要进行实时显示,对于这样大的数据量必定要求大容量存储器来进行缓存;SDRAM存储量大,价格低廉,非常适于本系统。分析了设计中所用的SDRAM性能、特点,给出了SDRAM初始化方式及其相应的模式设置值,并根据本设计的实际情况对SDRAM状态机进行了简化,给出了一种相对容易实现的SDRAM状态机。为了实现快速实时的视频传输数据,使用了两片SDRAM进行读写切换,以写满写SDRAM为切换的标志,这样保证图像数据实时显示。并在相应的硬件电路上做了彩条实验,证明控制器操作的可行性。     

实时视频SDRAM控制器的FPGA设计与实现

描述了一种1024×768高分辨率实时视频图像数据处理的方法。由于高分辨率的视频流数据量大,又要进行实时显示,对于这样大的数据量必定要求大容量存储器来进行缓存; SDRAM存储量大,价格低廉,非常适于本系统。分析了设计中所用的SDRAM性能、特点,给出了SDRAM初始化方式及其相应的模式设置值,并根据本设计的实际情况对SDRAM状态机进行了简化,给出了一种相对容易实现的SDRAM状态机。为了实现快速实时的视频传输数据,使用了两片SDRAM进行读写切换,以写满写SDRAM为切换的标志,这样保证图像数据实时显示。并在相应的硬件电路上做了彩条实验,证明控制器操作的可行性。     

单片机外围接口电路的FPGA实现

本文介绍了通过VHDL硬件描述语言对FPGA器件进行编程，实现单片机的打印机、键盘、显示器等I／O接口和随机存储器RAM的扩展，把复杂的接口辽辑封装在一块FPGA上。     

求解最大特征值及其对应特征向量的FPGA实现

针对某些领域只需求解矩阵的最大特征值及其对应特征向量的特点,设计了基于乘幂法的复矩阵的最大特征值及其对应特征向量求解的FPGA实现,提高了运算速度。设计采用状态机设计方法,将9×9复矩阵的定点数格式转化为浮点数运算,使得到的特征值及特征向量有很高的精度。结果表明,本设计稳定并可实现工程化应用。     

基于珠算原理设计64位除法器及FPGA实现

随着数字信号处理的迅猛发展,除法器在计算机和芯片技术发展中受到越来越高的重视。秉承古代数学的操作模型原理,在FPGA平台上设计了一种高性能的64位除法器,将珠算过程的"一列"对应为四位二进制数,利用珠算归除法一次计算可产生四位二进制商,大幅降低关键路径延时。该设计将珠算归除法口诀通过元件例化成五个模块:商位数模块、初商模块、退商模块、撞归模块和补商模块,根据归除原理控制状态机选择模块进行计算。经ISE软件仿真及Xilinx Virtex-2P开发板验证表明,64位珠算除法器的最大工作频率为184 MHz,平均运算仅需0.347 8μs。这适合于对计算能力和速度有较高要求的FPGA设计应用。     

USB接口模块的FPGA实现方法

本文讨论了USB设备控制的整体框架。采用先进的嵌入式技术,利用USB IP CORE在FPGA器件中实现USB接口功能。并且分别验证了USB主从模块的设计。     

I2C总线从器件接口的FPGA实现

很多设计中都是为FPGA设置一个基于12C总线的主控制器接口,而将FPGA作为12C总线上的从器件则很少,但事实上,低速主控单片机和受控高速FPGA从处理器组成的系统应用场景很广.因此本文分析了12C总线的操作过程,得到了状态机,在此基础上用VHDL语言实现了遵从12C总线协议的从器件接口.实践表明,所设计的从器件接口工作良好,具有一定的实用价值.     

I2C总线从器件接口的FPGA实现

很多设计中都是为FPGA设置一个基于I2C总线的主控制器接口,而将FPGA作为I2C总线上的从器件则很少,但事实上,低速主控单片机和受控高速FPGA从处理器组成的系统应用场景很广.因此本文分析了I2C总线的操作过程,得到了状态机,在此基础上用VHDL语言实现了遵从I2C总线协议的从器件接口.实践表明,所设计的从器件接口工作良好,具有一定的实用价值.     

基于FPGA的8路RS232信号转换

为了提高工作效率,节省系统资源,解决I/O引脚不足问题,提出了一种基于FPGA的多路异步串行数据接入和复用的设计。该设计使用VHDL硬件描述语言,对UART接收和发送模块、时分复用模块在Xilinx ISE环境下进行设计与仿真,实现了将8路RS232信号转换为1路LVDS信号的功能,使其可以接入图像处理硬件平台进行处理。