基于FPGA串口通信的电路和程序设计(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 中 北 大 学毕业设计中期总结学 生 姓 名：袁财源学 号：学 院：仪器科学与技术专 业：电子科学与技术设计题目：基于FPGA串口通信的电路和程序设计指导教师:郭涛 2015 年1月5日毕业设计中期总结院系仪器与电子学院班级学生姓名袁财源指导教师郭涛题目名称：基于FPGA串口通信的电路和程序设计主要任务：在了解FPGA原理的基础上，能够使用硬件语言设计出相应的控制程序，使其能实现信号的串口传送与接收，并通过上位机来发送和显示信号。本设计的系统总体框图如图1所示： 图1 系统总体框图 （1）查阅相关资料，了解串口通信的相关知识； （2）熟悉FPGA的工作原理，掌握HDL语言； （3）掌握ISE软件，进行硬件语言的编程； （4）设计以FPGA为核心的串口通信电路，绘制电路原理图、PCB印制电路版图,编写硬件电路的控制程序，实现数据的通信；1. 开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果（方案、图纸、代码等支撑，任务书要求与已完成工作对照表）1.设计方案 RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。使用RS232串口通信接口模块的目的是用于电平转换。由于FPGA输出的TTL电平与串口发送的电平不一致，因此，采用电平转换器MAX232。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器，以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平，来实现RS232信号和单片机串口信号之间的电平转换。其工作电压3.0-5.5V，可将TTL电平转换成RS-232标准电平。从而实现了FPGA与上位机之间的串口通信。 电路主要框图2. 相关知识 MAX232芯片结构 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。 RS232 (DB9)引脚定义1 ：DCD :载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态，即Modem检测到拨号音，处于在线状态。2 ：RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据；在你使用Modem时，你会发现RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚上有数据进入。3 ：TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备；在你使用Modem时，你会发现TXD指示灯在闪烁，说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。4 ：DTR:数据终端就绪；当此引脚高电平时，通知Modem可以进行数据传输，计算机已经准备好。5 ：GND:信号地；此位不做过多解释。6 ：DSR:数据设备就绪；此引脚高电平时，通知计算机Modem已经准备好，可以进行数据通讯了。7 ：RTS:请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知Modem马上传送数据至计算机；否则，Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。8 ：CTS: 清除发送；此脚由Modem控制，用以通知计算机将欲传的数据送至Modem。9 ：RI : Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。2. 存在的主要问题及解决办法1）此次设计中用FPGA作为控制芯片，MAX232的在通信时问题比较复杂，控制起来也有一定的难度。需深入学习硬件描述语言来控制好此芯片。2）对的相关知识还不是很了解，这一块知识欠缺的比较多。需在这一块多花时间学习并掌握。3）仍然没有具体硬件、软件设计，在接下来的时间要具体着手开始实际上的硬件与软件制作，并经过多次的测试与摸索，逐渐做出成品，完成毕设。 3. 下一步的主要研究任务、具体设想与安排以及是否可以按时完成任务的分析1）PCB版图设计：需注意电源滤波及地信号要求、基本布线要求。2）VHDL程序设计：需进一步学习MAX232芯片的控制方法，串口通信的编程，学习状态机的设计方法等。3）进一步学习并掌握上位机显示器模块部分。4）在接下来的时间要具体着手硬件与软件的制作，并经过多次的测试与调试，在规定的时间完成毕业设计。4.指导教师对该生前期设计工作的评价 指导教师签名： 日 期：专心-专注-专业