基于FPGA的高速率多串口擴展的設計與實現(xiàn).pdf

1、在通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，經(jīng)常會遇到需要一個微控制器與多個外圍設備進行相互通信，而一般的微控制器都只帶有一組或兩組串口通信接口，在這種情況下，就需要用到多串口芯片，在實際應用中，經(jīng)常用到的是TL16C554，SP2338，SP2358等擴展芯片，但是這些擴展芯片均有一定的局限性，如最多只有4個串口，串行速率慢，波特率不能自行配制，價格較貴等缺點。另一方面，八十年代中后期出現(xiàn)的FPGA經(jīng)過二十多年的發(fā)展，由于其具有用戶可編程的特性

2、，已逐漸被市場所接受，并且FPGA有引領(lǐng)集成電路產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的勢頭。使用PLD來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設計時間，減少PCB面積，提高系統(tǒng)的可靠性。PLD的這些優(yōu)點使得PLD技術(shù)在90年代以后得到飛速的發(fā)展，同時也大大推動了EDA軟件和硬件描述語言（HDL)的進步。工程師可以自己在FPGA的軟件平臺和硬件平臺下設計串口擴展芯片。利用FPGA實現(xiàn)串口擴展的另一優(yōu)勢在于可以利用FPGA芯片剩余的資源空間進行多串口擴展功能實現(xiàn)，還可以與其他

3、功能模塊整合在一塊FPGA上，這樣就很好的節(jié)約了成本，減少了PCB的面積，這種優(yōu)勢是其它方案所無法比擬的。
　　基于以上考慮，本文提出了一種基于FPGA的多串口設計方案，通過調(diào)用FPGA的雙端口RAM內(nèi)核作為數(shù)據(jù)緩存，可以在一塊FPGA上實現(xiàn)八個甚至更多的標準串口，串口之間相互獨立全雙工工作；串口串行速率可以通過CPU寫命令進行控制，可高達2Mbps。
　　本文從項目整體分析、模塊劃分、各個模塊的設計仿真、綜合及后仿真驗證等